【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动控制，具体涉及一种机器人的柔顺控制方法、机器人的柔顺控制系统。
技术介绍
1、目前，机器人示教与操作模仿方法中，通常依赖于力传感器来实时感知外部环境施加的作用力，从而实现对机器人精确的控制。
2、然而，力传感器的高成本、复杂的安装过程以及容易受到环境干扰的特性，限制了其在工业和服务机器人领域的广泛应用。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种机器人的柔顺控制方法、机器人的柔顺控制系统。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术的第一方面实施例提出了一种机器人的柔顺控制方法，包括以下步骤：采用dh参数法构建机器人的连杆坐标系；根据牛顿-欧拉法，将速度矢量的次项拆分为两个不同的输入，获取机器人各连杆的角速度和加速度以及坐标系原点和质心的线加速度的递归表达式，根据所述递归表达式获取机器人的动力学方程；基于广义动量构建广义动量观测器；在所述机器人运行过程中施加外力，根据所述动力学方程和机器人运行数据获取广义动量观测器的输出，根据所述广义动量观测器的输出估计机器人与外界物理交互中的外部扭矩；获取阻抗控制模型，根据所述外部扭矩和阻抗控制模型生成参考位置信号，根据所述参考位置信号进行机器人的柔顺控制。
4、本专利技术上述的机器人的柔顺控制方法还具有如下附加技术特征：
5、根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式获取递归表达式：
6、
7、其中，代表关节i角速度，代表
8、根据本专利技术的一个实施例，具体根据以下公式获取机器人的动力学方程；其中，q代表关节角度，代表关节角速度，代表关节角加速度，m(q)表示惯性张量，表示离心力、科氏力矩项，g(q)表示重力矢量，τd表示驱动力矩；τe表示外部输入的力映射到各关节的力矩，。
9、根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式获取广义动量：其中，p表示广义动量，m(q)表示惯性张量，q代表关节角度，代表关节角速度。
10、根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式构建广义动量观测器：其中，r(t)表示广义动量观测器的输出，k表示观测器增益系数，为的转置矩阵，表示离心力、科氏力矩项g(q)表示重力矢量，p表示广义动量。
11、根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式获取阻抗控制模型：其中，md代表模拟的质量矩阵，dd代表阻尼矩阵，kd代表刚度矩阵，qd、qr分别代表机器人的参考位置和实际位置，τe表示外部输入的力映射到各关节的力矩，代表机器人实际运行时的关节角度，代表机器人实际运行时的关节角速度。
12、根据本专利技术的一个实施例，所述机器人为六自由度机器人。
13、本专利技术第二方面实施例提出了一种机器人的柔顺控制系统，包括：第一构建模块，所述第一构建模块用于采用dh参数法构建机器人的连杆坐标系；获取模块，根据牛顿-欧拉法，将速度矢量的次项拆分为两个不同的输入，获取机器人各连杆的角速度和加速度以及坐标系原点和质心的线加速度的递归表达式；第二构建模块，所述第二构建模块用于根据所述机器人的驱动力矩和机器人与外界物理交互中的外部扭矩建立机器人的动力学方程；第三构建模块，所述第三构建模块用于根据递归表达式获取机器人的离心力和科氏力矩项重力矢量g(q)，基于广义动量p、离心力和科氏力矩项和重力矢量g(q)构建广义动量观测器；估计模块，所述估计模块用于在所述机器人运行过程中施加外力，根据机器人的电流信息获取机器人的驱动力矩，将驱动力矩输入广义动量观测器，根据所述广义动量观测器的输出估计机器人与外界物理交互中的外部扭矩；控制模块，所述控制模块用于获取阻抗控制模型，根据所述外部扭矩和阻抗控制模型生成参考位置信号，根据所述参考位置信号进行机器人的柔顺控制。
14、本专利技术的有益效果：
15、本专利技术通过构建精确的机器人动力学模型，结合广义动量观测器，来推断机器人与外界交互过程中产生的外力，无需依赖物理力传感器，这种基于模型的力估计技术不仅显著降低了硬件成本，还简化了系统的设计与维护流程，提高了系统的可靠性和可维护性。
16、本专利技术在获取动力学方程时采用改进的牛顿-欧拉法，将速度矢量的次项拆分为两个不同的输入，从而能应用至更多自由度的机器人。
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1.一种机器人的柔顺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，根据以下公式获取递归表达式：
3.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，具体根据以下公式获取机器人的动力学方程；
4.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，根据以下公式获取广义动量：
5.根据权利要求4所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，根据以下公式构建广义动量观测器：
6.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，根据以下公式获取阻抗控制模型：
7.根据权利要求1-6中任一项所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，所述机器人为六自由度机器人。
8.一种机器人的柔顺控制系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种机器人的柔顺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，根据以下公式获取递归表达式：
3.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，具体根据以下公式获取机器人的动力学方程；
4.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，根据以下公式获取广义动量：
...【专利技术属性】
技术研发人员：谭超，张勉康，王丹，巢渊，丁力，单文桃，戴国洪，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：
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