[发明专利]一种基于液压驱动的人机接触力控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于液压驱动的人机接触力控制方法及装置，属于液压驱动技术领域，解决了现有穿戴式液压机器人关节与人之间的接触力难于快速跟踪控制的问题。该方法步骤如下：根据最大接触力及液压油缸的接触力传感器反馈值，得到接触力跟踪误差；修正所述接触力跟踪误差，得到液压油缸压力给定；根据液压油缸压力给定与液压油缸反馈压力，得到单向齿轮泵的电机转速给定；根据所述电机转速给定与电机前馈补偿处理得到单向齿轮泵的电机转速；利用所述单向齿轮泵的电机转速控制所述单向齿轮泵的转动，调节液压油缸的液面位置。实现了穿戴式液压机器人关节与人之间接触力的快速跟踪控制，有效提升了机器人助力效果。

技术领域

本发明涉及液压驱动技术领域，尤其涉及一种基于液压驱动的人机接触力控制方法及装置。

背景技术

由液压驱动的人机系统在协同运动时，传统的控制方法，多是通过多个传感器来感知人体关节的运动趋势，进而控制机器人跟踪人体的运动趋势，这种方法的缺点是开环控制，人机运动幅度和强度可能不一致，人机交互接触力无法精确控制，导致机器人助力效果差，人体“阻滞感”强。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于液压驱动的人机接触力控制方法及装置，用以解决穿戴式液压机器人关节与人之间的接触力难于快速跟踪控制的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

在本发明的一个实施例中，提供了一种基于液压驱动的人机接触力控制方法，其特征在于，步骤如下：

根据最大接触力及液压油缸的接触力传感器反馈值，得到接触力跟踪误差；

修正所述接触力跟踪误差，得到液压油缸压力给定；

根据液压油缸压力给定与液压油缸反馈压力，得到单向齿轮泵的电机转速给定；

根据所述电机转速给定与电机前馈补偿处理得到单向齿轮泵的电机转速；

利用所述单向齿轮泵的电机转速控制所述单向齿轮泵的转动，调节液压油缸的液面位置。

本发明有益效果如下：利用“反馈+前馈”的控制模式，有效提高了系统的响应速度；将接触力的控制最终转换为对液压泵电机的控制，能够有效提升控制精度。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，所述电机前馈补偿n₂(k)为：

其中，A为液压油缸活塞面积，V为液压油缸移动速度，Q_yg为液压油缸泄露流量，q为单向齿轮泵排量，η为单向齿轮泵总效率，k为采样序号。

采用上述进一步方案的有益效果是：为系统的前馈控制提供了精确的控制模型。

进一步，所述根据最大接触力及液压油缸的接触力传感器反馈值，得到接触力跟踪误差e(k)，具体执行以下步骤：

e(k)＝F_max(k)-F_f(k) (2)

其中，F_f(k)为液压油缸的接触力传感器反馈值，F_max(k)为最大接触力。

进一步，所述修正所述接触力跟踪误差，得到液压油缸压力给定包括：

利用式判断所述接触力跟踪误差e(k)与0的关系，得到修正后的接触力跟踪误差e₁(k)；

通过第一控制器输出所述液压油缸压力给定u₁(k)：