【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种主从机械手臂控制系统及控制方法，特别涉及一种将从机械手臂的触觉反馈传输至主机械手臂的主从机械手臂控制系统及控制方法。
技术介绍
1、传统的取放任务(box-in-box insertion task，例如拿取一个盒子并将其置入另一料盒或容器中)由操作人员手动执行，取放过程仰赖操作人员的触摸及触觉。手动操作能够灵活地执行取放任务，因为手动操作可以应对环境中的不确定因素，例如盒子之间的位置关系或盒子材料和盒子尺寸的差异。此外，在手动操作的过程中，随着环境因素(如遇到障碍物)的变化，取放的角度或路径也可随时调整。
2、随着人力成本的增加以及对工作效率的要求，工业机器人技术被引入以执行取放任务。相较于手动执行任务，以工业机器人执行任务更为快速且准确，且工业机器人能够在不确定因素较低时执行重复性任务。现有技术着重于在机器人端引入柔性(compliance)使机器人与环境有更平顺的互动，例如设置软抓手、吸盘或适配器等，但是对于如何将一个柔性盒体(compliant box，例如纸盒，其具有柔性或可变形性)紧密放入另一个盒子中而不借助专门设计的夹具/适配器，现有作法则未提出解决方案。此外，与刚性物体不同的是，柔性物体(compliant objects)在取放过程中还可能产生形变，导致难以对取放过程中的接触状态进行建模，也因此对机器人执行取放任务的动作预先编码也是不可行的。
3、因此，如何发展一种可改善上述现有技术的主从机械手臂控制系统及控制方法，实为目前迫切的需求。
技术实现
1、本公开的目的为提供一种主从机械手臂控制系统及方法，其控制系统通过触觉反馈控制主机械手臂和从机械手臂处于远端操作状态，且同时考量力反馈。由于考量了力反馈，故在环境产生变化时，机械手臂执行任务的准确性可获得提升。此外，本公开通过演示使机械手臂学习执行取放任务，实现从演示中学习(learning from demonstration,lfd)的技术。
2、根据本公开的构想，本公开提供一种主从机械手臂控制方法，其包含下列步骤：(a)提供相互通信的主机械手臂及从机械手臂，其中，主机械手臂架构于控制从机械手臂；(b)执行机械手臂演示任务，其中步骤(b)包含步骤：(b1)利用从机械手臂持续产生并输出力反馈至主机械手臂，其中力反馈反映从机械手臂在移动过程中所受到的力；(b2)依据使用者指令和力反馈操作主机械手臂以产生动作指令；(b3)依据动作指令及力反馈计算并产生移动指令；(b4)依据移动指令控制从机械手臂移动并产生相对应的移动轨迹及力反馈；以及(b5)重复执行步骤(b1)至(b4)，直到完成机械手臂演示任务；(c)重复执行步骤(b)以收集从机械手臂的多个移动轨迹；(d)利用统计模型分析多个移动轨迹；(e)依据步骤(d)的分析结果产生从机械手臂的最佳化轨迹；以及(f)控制从机械手臂依据最佳化轨迹执行机械手臂任务。
3、根据本公开的构想，本公开提供一种主从机械手臂控制系统，包含：主机械手臂、从机械手臂及控制单元。从机械手臂与主机械手臂相互通信，其中，主机械手臂架构于控制从机械手臂，从机械手臂持续产生并输出力反馈至主机械手臂，力反馈反映从机械手臂在移动过程中所受到的力。控制单元架构于控制主机械手臂及从机械手臂，其中，当控制单元执行机械手臂演示任务时，依据使用者指令和从机械手臂产生的力反馈操作主机械手臂以产生动作指令。控制单元依据动作指令及力反馈计算并产生移动指令，控制单元依据移动指令控制从机械手臂移动并产生相对应的移动轨迹及力反馈。控制单元执行多个次机械手臂演示任务以收集从机械手臂的多个移动轨迹，控制单元利用统计模型分析多个移动轨迹并依据分析结果产生从机械手臂的最佳化轨迹。控制单元控制从机械手臂依据最佳化轨迹执行机械手臂任务。
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1.一种主从机械手臂控制方法，其包含下列步骤：
2.如权利要求1所述的主从机械手臂控制方法，其中该统计模型包含高斯混合回归或高斯混合模型。
3.如权利要求1所述的主从机械手臂控制方法，其中，于该步骤(b)中，该机械手臂演示任务包含捡取一第一柔性盒体、将该第一柔性盒体放置于一第二柔性盒体的附近、将该第一柔性盒体插入该第二柔性盒体以及将该第一柔性盒体从该第二柔性盒体取回中的至少一个。
4.如权利要求3所述的主从机械手臂控制方法，其中，当该第一柔性盒体插入该第二柔性盒体时，该第一柔性盒体沿该第二柔性盒体的一开口的一边缘插入该第二柔性盒体。
5.如权利要求1所述的主从机械手臂控制方法，其中，基于该力反馈的一阻抗控制包含一重力补偿值，该重力补偿值反映该从机械手臂在移动过程中受到的重力。
6.一种主从机械手臂控制系统，包含：
7.如权利要求6所述的主从机械手臂控制系统，其中，该统计模型包含高斯混合回归或高斯混合模型。
8.如权利要求6所述的主从机械手臂控制系统，其中，该机械手臂演示任务包含捡取一第一柔性盒体、
9.如权利要求8所述的主从机械手臂控制系统，其中，当该第一柔性盒体插入该第二柔性盒体时，该第一柔性盒体沿该第二柔性盒体的一开口的一边缘插入该第二柔性盒体。
10.如权利要求6所述的主从机械手臂控制系统，其中，基于该力反馈的一阻抗控制包含一重力补偿值，该重力补偿值反映该从机械手臂在移动过程中受到的重力。
...【技术特征摘要】
1.一种主从机械手臂控制方法，其包含下列步骤：
2.如权利要求1所述的主从机械手臂控制方法，其中该统计模型包含高斯混合回归或高斯混合模型。
3.如权利要求1所述的主从机械手臂控制方法，其中，于该步骤(b)中，该机械手臂演示任务包含捡取一第一柔性盒体、将该第一柔性盒体放置于一第二柔性盒体的附近、将该第一柔性盒体插入该第二柔性盒体以及将该第一柔性盒体从该第二柔性盒体取回中的至少一个。
4.如权利要求3所述的主从机械手臂控制方法，其中，当该第一柔性盒体插入该第二柔性盒体时，该第一柔性盒体沿该第二柔性盒体的一开口的一边缘插入该第二柔性盒体。
5.如权利要求1所述的主从机械手臂控制方法，其中，基于该力反馈的一阻抗控制包含一重力补偿值，该重力补偿值反映该从机械手臂在移动过程中受到的重...
【专利技术属性】
技术研发人员：多梅尼科·坎波罗，斯里坎特·佳那，朱希·古尔纳尼，维沙尔·帕德马纳班·拉马纳坦，穆罕默德·扎伊迪·本·阿尔芬，斯里·哈沙·图拉帕蒂，洪慈憶，
申请(专利权)人：台达电子国际新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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