主从操作机器人的从手控制方法和主从操作机器人与流程

本申请涉及机器人，具体涉及主从操作机器人的从手控制方法和主从操作机器人。

背景技术：

1、随着科技的进步，人类的作业领域不断增大，常常需要人类在一些高危险或难以接近的环境中进行作业，因此研究开发能够主动适应环境变化的机器人代替人类进行这些作业具有重大的意义，而主从操作机器人正是在这种需求下孕育发展起来。

2、在主从操作机器人中设置有主手和从手，并建立有主手和从手之间的映射关系，从而能够通过操作主手，并利用该映射关系来实现对从手的控制。比如，主手的位姿矩阵经映射后得到从手的目标位置，进而控制从手运动至该目标位置。然而，从手运动至该目标位置的过程中，往往容易出现震动幅度较大的情况。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供主从操作机器人的从手控制方法和主从操作机器人，用于解决现有技术中，主从操作机器人的从手运动过程中容易出现震动幅度较大的问题。

2、本申请实施例第一方面提供了一种主从操作机器人的从手控制方法，所述方法包括：

3、根据针对从手所设定的加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算本运动周期从手的修正目标位置；

4、根据本运动周期从手的修正目标位置，对所述从手在本运动周期的运动进行控制。

5、于一实施例中，根据针对从手所设定的加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算本运动周期从手的修正目标位置，具体包括：

6、根据所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算所述从手的总运动时长；

7、根据所述总运动时长、所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算本运动周期从手的修正目标位置。

8、于一实施例中，根据所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算所述从手的总运动时长，具体包括通过如下公式计算出所述总运动时长：

9、

10、其中，ve为本运动周期从手的目标速度；vi为本运动周期从手的实际速度；pe为本运动周期从手的目标位置；pi为本运动周期从手的实际位置；acc为针对从手所设定的加速度上限值；t为所计算出的总运动时长；max为取最大值的函数运算符。

11、于一实施例中，所述方法还包括：

12、获取本运动周期以及本运动周期之前的1个或多个历史运动周期的实际位置；

13、将所获取的各个实际位置进行差分运算，以获取本运动周期从手的实际速度。

14、于一实施例中，获取本运动周期以及本运动周期之前的1个或多个历史运动周期的实际位置，具体包括：

15、获取本运动周期以及本运动周期的前一历史运动周期的实际位置。

16、于一实施例中，所述方法还包括：

17、根据主手的位置信息生成主手的位姿矩阵；

18、对所述位姿矩阵进行逆运动学解算后，得到从手的目标位置；

19、将所述从手的目标位置输入至工控机，以确定出本运动周期从手的目标速度以及本运动周期从手的目标速度。

20、于一实施例中，根据所述总运动时长、所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算本运动周期从手的修正目标位置，具体包括：

21、将所述总运动时长、所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，进行多项式插值运算，以计算本运动周期从手的修正目标位置。

22、于一实施例中，将所述总运动时长、所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，进行多项式插值运算，以计算本运动周期从手的修正目标位置，具体包括通过如下公式计算出所述修正目标位置：

23、

24、其中，ve为本运动周期从手的目标速度；vi为本运动周期从手的实际速度；pe为本运动周期从手的目标位置；pi为本运动周期从手的实际位置；t为所述总运动时长；tcurrent为本运动周期的周期时长；p为所计算出的修正目标位置。

25、于一实施例中，所述方法还包括：

26、根据主从操作机器人的类型，针对所述主从操作机器人的从手设置与所述类型对应的加速度上限值。

27、本申请实施例第二方面提供了一种主从操作机器人，其特征在于，所述主从操作机器人中的从手，通过本申请实施例第一方面所提供的方法进行控制。

28、采用本申请实施例所提供的方法，包括先根据针对从手所设定的加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算本运动周期从手的修正目标位置，然后根据本运动周期从手的修正目标位置，对所述从手在本运动周期的运动进行控制。由于该方法中，针对从手设置了加速度上限值，并且本运动周期从手的修正目标位置是利用了该加速度上限值所计算得到，因此从手在本运动周期的运动被加速度上限值进行了限制，进而能够降低从手运动过程中的震动。

技术特征：

1.一种主从操作机器人的从手控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据针对从手所设定的加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算本运动周期从手的修正目标位置，具体包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算所述从手的总运动时长，具体包括通过如下公式计算出所述总运动时长：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取本运动周期以及本运动周期之前的1个或多个历史运动周期的实际位置，具体包括：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述总运动时长、所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算本运动周期从手的修正目标位置，具体包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述总运动时长、所述加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，进行多项式插值运算，以计算本运动周期从手的修正目标位置，具体包括通过如下公式计算出所述修正目标位置：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种主从操作机器人，其特征在于，所述主从操作机器人中的从手，通过如权利要求1-9任意一项所述的方法进行控制。

技术总结本申请提供主从操作机器人的从手控制方法和主从操作机器人。该方法包括：根据针对从手所设定的加速度上限值以及本运动周期从手的实际位置、实际速度、目标位置和目标速度，计算本运动周期从手的修正目标位置；根据本运动周期从手的修正目标位置，对所述从手在本运动周期的运动进行控制。由于该方法中，针对从手设置了加速度上限值，并且本运动周期从手的修正目标位置是利用了该加速度上限值所计算得到，因此从手在本运动周期的运动被加速度上限值进行了限制，进而能够降低从手运动过程中的震动。技术研发人员：请求不公布姓名受保护的技术使用者：杭州唯精医疗机器人有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5