本发明专利技术涉及一种力反馈机器人远程操作方法及系统，属于机械控制技术领域，通过远程操作主手获取末端执行器的位信息，并基于远程操作主手和机器人末端工作空间的映射关系，得到机器人各关角度，判断机器人是否在工作范围内，通过坐标比例转换，生成机器人制信号并输出至机器人的控制器；同时，控制器将获取的力反馈数据，生成控制信号，在远程操作主手上获取机器人的各关节力反馈信息，同时更新所需的坐标转换比例；控制器接收信号控制机器人到达目的地。本发明专利技术增强了用户对远程操作手快速响应，精确定位的体验，对远程操作进行了优化，提高了机器人控制的稳定性和精确性；减少远程操作过程的延迟，降低了对计算机的配置要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于器械操作控制系统领域，特别涉及一种力反馈机器人远程操作方法及系统。
技术介绍
1、随着协作型机器人的发展，为了保障人的生命安全，远程操作技术运用的越来越广泛，同时任务对于系统的精度要求和实时性要求越来越高。目前国内大部分采用远程操作主手与机器人坐标1:1的转换，但主操作手很容易超限位，则需要断开连接，调整远程操作主手的位姿，重新连接机器人进行目标位置跟踪。操作难度系数较大，精度要求也不高，这类系统目前存在远程操作的机器人系统位姿计算量大，反馈延时严重；远程操作机器人系统的定位精度较低，没有合适的反馈条件；主操作手比机器人的运动范围小，远程操作主手容易超限位；到达指定目标点速度缓慢，效率低等问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种力反馈机器人远程操作方法及系统，用于解决的现有技术中的反馈延时严重，精度低，速度慢，效率低等问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本申请提供了一种力反馈机器人远程操作方法，包括以下步骤：
4、s1：初始化远程操作主手和机器人的位姿，记录远程操作主手的工作区域，设置机器人的工作区域，以0.2s为一个时间节点进行远程操作主手和机器人的运动坐标，并设置远程操作主手和机器人的整体位移调节参数k；
5、s2：在操作主手和机器人开始移动前，判断机器人的运动坐标是否在机器人的工作区域内，若机器人的运动坐标在远程操作主手的工作区域内，则执行步骤s3，否则执行步骤s4；
>6、s3：记录每间隔0.2s内远程操作主手三个方向上的位姿偏差分量，根据远程操作主手三个方向上的位姿偏差，对机器人的位姿进行初始值更新，再根据每个方向上的远程操作主手位姿在远程操作主手的工作区域内的位置，更新各自相对应方向上的机器人位姿的最优解；7、s4：若远程操作主手的位姿不在远程操作主手的工作区域中，则调节远程操作主手和机器人的整体位移调节参数k的值，直到远程操作主手的位姿和机器人的位姿在远程操作主手工作区域内，在下一个0.2s内，恢复初始整体位移调节参数k的值，并执行步骤s3；其中每间隔0.2s就循环一次步骤s2到步骤s4，直至远程操作主手限位或远程操作主手与机器人断开连接。
8、进一步的，在所述步骤s1中，所述初始化远程操作主手的位姿为ph0，所述机器人的位姿为pm0，记录远程操作主手的所述工作区域为，工作区域的长宽高在矩形区域内，设置机器人的所述工作区域为，在0.2s后，机器人的位姿为pm1，远程操作主手的位姿为ph1，则机器人的运动坐标满足pm1=pm0＋k（ph1－ph0）。
9、进一步的，在所述步骤s3中，设置当前所述机器人的三个方向上的位姿偏差为△pm3=pm1－pm0；相对应的单位向量设为e2，设置所述整体位移调节参数k0=1，在0.2s后，则远程操作主手的位姿ph1=ph0+k0e2，将所述单位向量e2分解成x，y，z三个方向上的分向量，所述分向量分别为ex，ey，ez，相对应的远程操作主手的位姿分别为：
10、p3x=ph0x+k0x×ex
11、p3y=ph0y+k0y×ey
12、p3z=ph0z+k0z×ez
13、其中ph0x、ph0y、ph0z分别为位姿的三个分量，k0x、k0y、k0z分别为当前时刻机器人x、y、z三个方向上的所分别对应的整体位移调整参数；远程操作主手在各方向上的初始位置为算法寻优过程中的参数初始解，下一时刻或0.2s后机器人在当前的位姿更新为在各个方向上对平移向量的初始值的更新位姿。
14、进一步的，在所述步骤s3中，通过定义好的适应度函数，计算所述机器人的三个方向上的每个方向上的适应度，适应度越小，则表明该方向的性能越好，能快速使所述整体位移调节参数k恢复至1的参数越优；
15、三个方向上的适应度函数算法为：
16、
17、
18、
19、其中，t为远程操作机器人的控制时长，p（xt）为第t次迭代的机器人的实际位姿，p（x0）为当前工作区域下机器人的目标位姿特征，u（xt）为第t次迭代的远程操作主手执行器的位姿输入，可以根据初始x，y，z方向上的整体位移调节参数k计算各自相对应方向上的适应度函数。
20、进一步的，在所述步骤s3中，对于所述机器人的每个方向上的位姿相对于远程操作主手的工作区域，根据当前的所述机器人的适应度和最优适应度进行比较，更新每个方向上的最优解，再根据所有方向上的适应度，更新最优解，算法为：
21、
22、其中n为最优解个数。
23、进一步的，在所述步骤s3中，判断所述整体位移调节参数k是否满足k－k0＜0.1，若满足则在下一个0.2s内，相对应的所述远程操作主手和机器人的位姿转换比的算法为：
24、
25、其中pm3为更新机器人的位姿的误差补偿值，pm3=k2(ph1－pm1)，若k不满足k－k0＜0.1，则机器人采用按位姿补偿算法更新补偿值，位姿补偿算法为：
26、
27、其中w（t）为t时刻机器人的位姿，w（t+1）为下一个时刻的机器人位姿，d（t）为t时刻的位姿补偿量，kt为t时刻的整体位移调节参数，rt为t时刻远程操作主手位姿相对于机器人末端位姿的变换矩阵，通过位姿补偿最小更新t+1时刻的kt，则再次判断是否满足k－k0＜0.1，若不满足则一直进行更新，直至输出合适的kt。
28、进一步的，判断所述机器人上的力传感器的力矩是否有读数，若有读数则所述整体位移调节参数k2=0.5k2，若没有读数则将k2带入所述步骤s1中，有读数的位姿为：
29、
30、没有读数的位姿为：
31、。
32、进一步的，在所述步骤s4中，设置所述机器人的三个方向上的移动位姿偏差为：△pm4=pm1－pm0；设置相对应的单位向量为e1，设置整体位移调节参数k0=1.5，则在0.2s后所述远程操作主手的位姿设为ph1=ph0+k0e1,若远程操作主手的位姿ph1不在工作区域d1中，则整体位移调节参数为k1+1.5，直至远程操作主手的位姿在工作区域d1中，其中k1最大为4，并记录对应的k0，则再下一个0.2s后，k0=1，进入所述步骤s3。
33、在一些实施例中，披露了一种由计算机系统执行的方法，该方法用于实现更加精确地控制机器人设备的一个或多个功能，用于实现对远程机器人的精确控制。
34、根据一些实施例，一种计算系统包括处理器和存储有指令的存储器，这些指令在被执行时使一个或多个处理器执行本文所述的方法。根据一些实施例，一种电子设备包括一个或多个处理器，以及存储一个或多个程序的存储器；一个或多个程序被配置为由一个或多个处理器执行，并且一个或多个程序包括用于执行本文描述的任何方法的操作或使本文描述的任何方法的操作得以执行的指令。
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【技术保护点】
1.一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述初始化远程操作主手的位姿为PH0，所述机器人的位姿为PM0，记录远程操作主手的所述工作区域为，工作区域的长宽高在矩形区域内，设置机器人的所述工作区域为，在0.2s后，机器人的位姿为PM1，远程操作主手的位姿为PH1，则机器人的运动坐标满足PM1=PM0＋K（PH1－PH0）。
3.根据权利要求1所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤S3中，设置当前所述机器人的三个方向上的位姿偏差为△PM3=PM1－PM0；相对应的单位向量设为E2，设置所述整体位移调节参数K0=1，在0.2s后，则远程操作主手的位姿PH1=PH0+K0E2，将所述单位向量E2分解成X，Y，Z三个方向上的分向量，所述分向量分别为EX，EY，EZ，相对应的远程操作主手的位姿分别为：
4.根据权利要求3所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤S3中，通过定义好的适应度函数，计算所述机器人的三个方向上的每个方向上的适应度，适应度越小，则表明该方向的性能越好，能快速使所述整体位移调节参数K恢复至1的参数越优；
5.根据权利要求4所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤S3中，对于所述机器人的每个方向上的位姿相对于远程操作主手的工作区域，根据当前的所述机器人的适应度和最优适应度进行比较，更新机器人每个方向上的最优解，再根据所有方向上的适应度，更新最优解，算法为：
6.根据权利要求5所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤S3中，判断所述整体位移调节参数K是否满足K－K0＜0.1，若满足则在下一个0.2s内，相对应的所述远程操作主手和机器人的位姿转换比的算法为：
7.根据权利要求6所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，判断所述机器人上的力传感器的力矩是否有读数，若有读数则所述整体位移调节参数K2=0.5K2，若没有读数则将K2带入所述步骤S1中，有读数的机器人位姿为：
8.根据权利要求7所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤S4中，设置所述机器人的三个方向上的移动位姿偏差为：△PM4=PM1－PM0；设置相对应的单位向量为E1，设置整体位移调节参数K0=1.5，则在0.2s后所述远程操作主手的位姿设为PH1=PH0+K0E1,若远程操作主手的位姿PH1不在工作区域D1中，则整体位移调节参数为K1+1.5，直至远程操作主手的位姿在工作区域D1中，其中K1最大为4，并记录对应的K0，则再下一个0.2s后，K0=1，进入所述步骤S3。
9.一种力反馈机器人远程操作系统，其特征在于，该系统用于执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
10.一种可读存储介质，其特征在于，存储有指令，所述指令在由机器的一个或多个处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述初始化远程操作主手的位姿为ph0，所述机器人的位姿为pm0，记录远程操作主手的所述工作区域为，工作区域的长宽高在矩形区域内，设置机器人的所述工作区域为，在0.2s后，机器人的位姿为pm1，远程操作主手的位姿为ph1，则机器人的运动坐标满足pm1=pm0＋k（ph1－ph0）。
3.根据权利要求1所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤s3中，设置当前所述机器人的三个方向上的位姿偏差为△pm3=pm1－pm0；相对应的单位向量设为e2，设置所述整体位移调节参数k0=1，在0.2s后，则远程操作主手的位姿ph1=ph0+k0e2，将所述单位向量e2分解成x，y，z三个方向上的分向量，所述分向量分别为ex，ey，ez，相对应的远程操作主手的位姿分别为：
4.根据权利要求3所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤s3中，通过定义好的适应度函数，计算所述机器人的三个方向上的每个方向上的适应度，适应度越小，则表明该方向的性能越好，能快速使所述整体位移调节参数k恢复至1的参数越优；
5.根据权利要求4所述的一种力反馈机器人远程操作方法，其特征在于，在所述步骤s3中，对于所述机器人的每个方向上的位姿相对于远程操作主手的工作区域，根据当前的所述机器人的适应度和最优适应度进行比较，...
【专利技术属性】
技术研发人员：包文涛，汪和平，
申请(专利权)人：集智联机器人苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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