[发明专利]一种仿生两手指运动控制方法、装置及设备

说明书

本发明提供了一种仿生两手指运动控制方法、装置及设备，方法包括：获取搭建的仿生两手指运动系统；根据动力学原理，生成仿生两手指运动系统的非线性系统；基于模糊模型的表达方法，将所述非线性系统转化为δ算子的T‑S模糊系统；根据所述T‑S模糊系统、预先设计的δ算子的位置误差观测器以及δ算子的观测反馈观测器，获得误差控制系统，并根据所述误差控制系统构建闭环控制系统以及使得闭环控制系统镇定；基于所述闭环控制系统以及预设的可达集控制算法对仿生两手指运动系统进行控制，使得对仿生拇指与仿生食指的位置的追踪误差被控制在给定的精度范围内。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种仿生两手指运动控制方法、装置及设备。

背景技术

现在，机器人已经在人们生活中的很多方面得到了非常广泛的应用，并且为人类做出了很多贡献，而且机器人在不久的将来会有更广泛的应用。

许多国家和高校都对人形机器人展开了研究，例如：日本索尼公司的机器人QRIO，波±顿动力公司人形机器人Atlas，国防科技大学的“先行者”机器人，浙江大学的“悟”“空”机器人，北京理工大学的“汇童”系列机器人等。可以说，仿人机器人发展水平代表了目前机器人学界的尖端技术和探索前沿。

机器人抓取物体是仿人机器人的一个重要研究课题。由于环境的不确定性，要求机器人抓取具有一定的抗干扰能力，以保证对物体的稳定抓取，这些均对机器人手指控制系统的性能提出了严格的要求。当前机器人手指抓取抗干扰大多是采用工程实践经验加以抑制或者补偿，并无法给出保证干扰影响的定量结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生两手指运动控制方法、装置及设备，能够给出保证干扰影响的定量结果。

本发明实施例提供了一种仿生两手指运动控制方法，包括以下步骤：

获取搭建的仿生两手指运动系统；其中，所述仿生两手指运动系统包括表贴式永磁同步电机、仿生拇指和仿生食指；所述仿生拇指和所述仿生食指各有一个铰接，且所述表贴式永磁同步电机与所述仿生拇指以及所述仿生食指连接，以驱动所述仿生拇指和所述仿生食指进行协调旋转；

根据动力学原理，生成所述仿生两手指运动系统的非线性系统；其中，所述非线性系统包括表贴式永磁同步电机、仿生拇指、仿生食指的数学模型；且所述仿生拇指的数学模型以及仿生食指的数学模型能够根据抓取物体的位置进行改写；

基于模糊模型的表达方法，将所述非线性系统转化为δ算子的T-S模糊系统；

根据所述T-S模糊系统、预先设计的δ算子的位置误差观测器以及δ算子的观测反馈观测器，获得误差控制系统，并根据所述误差控制系统构建闭环控制系统以及使得闭环控制系统镇定；

基于所述闭环控制系统以及预设的可达集控制算法对仿生两手指运动系统进行控制，使得对仿生拇指与仿生食指的位置的追踪误差被控制在给定的精度范围内。

优选地，设所述表贴式永磁同步电机的的旋转位置为A、仿生拇指的末端位置为T，仿生食指的末端位置为I，则所述表贴式永磁同步电机在A点处与所述仿生拇指进行连接以控制仿生拇指的旋转，并通过杆AB、杆BC、杆CD在C点处与所述仿生食指连接，以控制仿生食指的旋转；其中，线段AD位于x轴上；杆AB与x轴的夹角为杆BC与x轴的夹角为δ，杆DC与x轴的夹角为ψ，∠IDC的角度为ε，∠TAB的角度为θ，AD的距离为l₄，拇指和食指的长度分别为l₅、l₆。

优选地，所述表贴式永磁同步电动机的数学模型为：