一种遥操作柔性环境力反馈系统的制作方法
【专利摘要】一种遥操作柔性环境力反馈系统，包括主机器人、从机器人、设置在主机器人和从机器人之间的通信环节;其中主机器人包括主机械臂、控制器，在所述主机械臂上设置有力反馈装置；从机器人上设置有从机械臂；所述的从机械臂末端接触柔性环境操作时，从机器人测量计算得到从机械臂末端与柔性环境接触点处的形变xe，从机器人将xe经通信环节并传送至控制器；所述的控制器接收到柔性环境接触点处的形变xe后，根据存储的已知柔性环境的数据，得到力反馈数值并传送至力反馈装置中。
【专利说明】一种遥操作柔性环境力反馈系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种遥操作柔性环境力反馈系统，尤其是一种物理意义清晰、便于性能分析、简单、计算速度较快的力觉临场感遥操作柔性环境力反馈系统。
【背景技术】
[0002]在遥操作作业中，环境是指遥操作机器人系统中，从机器人活动的空间及从机器人操作的对象，如要感知与抓取的物体等。环境从其状态变化的角度可分为静态环境和动态环境。静态环境是指工作空间不变化，即环境知识在执行任务前已知且执行任务过程中是不变化的。动态环境是指环境的知识在执行任务之前或是全部未知，或是部分未知，在执行任务过程中还将不断变化。力觉临场感遥操作机器人系统的实用性和灵活性正是体现在它能有效地工作在动态环境中。
[0003]柔性环境属于动态环境的一种。当从机械臂末端与柔性环境平稳接触且从机械臂末端与环境之间的作用力超过某个阈值时，将导致柔性环境表面形变质量、形变刚度及形变阻尼的变化。因此，柔性环境的动力学特性呈现非线性。为了准确描述力觉临场感遥操作系统中柔性环境的这种非线性动力学行为，对从机械臂末端与柔性环境平稳接触时接触力进行准确的估计，以保障包含柔性环境接触的遥操作作业的有效进行。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的在于提供一种物理意义清晰、便于性能分析、简单、计算速度较快的力觉临场感遥操作柔性环境力反馈系统。
[0005]技术方案:本发明所述的遥操作柔性环境力反馈系统，包括主机器人、从机器人、连接主机器人和从机器人的通信环节；其中主机器人包括主机械臂、控制器，在所述主机械臂上设置有力反馈装置；从机器人上设置有从机械臂；所述的从机械臂末端接触柔性环境操作时，从机器人测量计算得到从机械臂末端与柔性环境接触点处柔性环境的形变并将χε经通信环节传送至控制器；
[0006]所述的控制器接收到柔性环境接触点处的形变\后，根据存储的已知柔性环境的数据，按照如下方法得到力反馈数值并传送至力反馈装置中:
[0007]( I)读取等效于柔性环境的均匀分布的一系列二阶弹簧-质量-阻尼体方阵中每个二阶弹簧-质量-阻尼体的等效阻抗Z(S);其中，每个二阶弹簧-质量-阻尼体的质点位于自由端，将从机械臂末端与柔性环境接触的受力点处的二阶弹簧-质量-阻尼体的质点称为第一质点；
[0008](2)按照二阶弹簧-质量-阻尼体方阵中各质点距离第一质点的距离由近至远依次分层，将从机械臂末端与柔性环境接触的受力点即第一质点自身作为第一层，将与第一质点距离最近的4个质点作为第二层，将第一、二层以外与第一质点距离最近的4个质点作为第三层，将第一层至第三层以外与第一质点距离最近的4个质点作为第四层，将第一层至第四层以外与第一质点距离最近的8个质点作为第五层；以此类推；计算总等效阻抗:
【权利要求】
1.一种遥操作柔性环境力反馈系统，其特征在于，包括主机器人、从机器人、连接主机器人和从机器人的通信环节；其中主机器人包括主机械臂、控制器，在所述主机械臂上设置有力反馈装置；从机器人上设置有从机械臂；所述的从机械臂末端接触柔性环境操作时，从机器人测量计算得到从机械臂末端与柔性环境接触点处柔性环境的形变并将Xe经通信环节传送至控制器； 所述的控制器接收到柔性环境接触点处的形变\后，根据存储的已知柔性环境的数据，按照如下方法得到力反馈数值并传送至力反馈装置中: (1)读取等效于柔性环境的均匀分布的一系列二阶弹簧-质量-阻尼体方阵中每个二阶弹簧-质量-阻尼体的等效阻抗Z (s);其中，每个二阶弹簧-质量-阻尼体的质点位于自由端，将从机械臂末端与柔性环境接触的受力点处的二阶弹簧-质量-阻尼体的质点称为第一质点； (2)按照二阶弹簧-质量-阻尼体方阵中各质点距离第一质点的距离由近至远依次分层，将从机械臂末端与柔性环境接触的受力点即第一质点自身作为第一层，将与第一质点距离最近的4个质点作为第二层，将第一、二层以外与第一质点距离最近的4个质点作为第三层，将第一层至第三层以外与第一质点距离最近的4个质点作为第四层，将第一层至第四层以外与第一质点距离最近的8个质点作为第五层；以此类推；计算总等效阻抗:
【文档编号】B25J9/16GK103878769SQ201410059156
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】宋爱国, 马俊青, 吴涓, 陈丹凤, 李会军 申请人:东南大学