[发明专利]主从随动系统的力反馈方法、装置以及主从随动系统

权利要求书

1.一种主从随动系统的力反馈方法，其特征在于，所述方法包括：

获取从设备各关节对应的电机的实际电机扭矩和所述从设备各关节对应的电机与相应关节之间的传动比，其中，所述从设备各关节均采用齿轮联动耦合；

根据所述从设备各关节对应的电机的实际电机扭矩和所述传动比，确定所述从设备各关节的实际关节扭矩；其中，所述从设备各关节的实际关节扭矩为所述从设备各关节对应的电机的实际电机扭矩和所述传动比之间的比值；

确定所述从设备在空载状态下因自重产生的各关节的理论关节扭矩；

根据所述从设备各关节的实际关节扭矩和所述理论关节扭矩，确定所述从设备各关节因所述从设备的预设末端负载引起的关节扭矩增量；

根据所述从设备各关节因所述从设备的预设末端负载引起的关节扭矩增量，对所述从设备对应的主设备进行力反馈控制；

其中，根据所述从设备各关节因所述从设备的预设末端负载引起的关节扭矩增量，对所述从设备对应的主设备进行力反馈控制包括：

将所述关节扭矩增量和与所述预设末端负载对应的预设关节扭矩增量作差，得到关节扭矩增量偏差值；判断所述关节扭矩增量偏差值是否在预设阈值范围之内；在判断到所述关节扭矩增量偏差值在预设阈值范围之内的情况下，根据所述从设备各关节因所述从设备的预设末端负载引起的关节扭矩增量，对所述从设备对应的主设备进行力反馈控制，其中包括：调整所述从设备各关节的刚度系数，根据调整后的所述从设备各关节的刚度系数确定所述从设备各关节的反馈力，并将所述从设备各关节的反馈力传递给与所述从设备对应的主设备；在判断到所述关节扭矩增量偏差值不在预设阈值范围之内的情况下，判断所述关节扭矩增量落入的预设负载扭矩区间，并将该预设负载扭矩区间对应的预设末端负载作为新的预设末端负载，再执行根据所述从设备各关节的实际关节扭矩和所述理论关节扭矩，确定所述从设备各关节因所述从设备的预设末端负载引起的关节扭矩增量的步骤，直至最终计算得到的关节扭矩增量偏差值在预设范围之内。

2.根据权利要求1所述的主从随动系统的力反馈方法，其特征在于，在确定所述从设备在空载状态下因自重产生的各关节的理论关节扭矩之前，所述方法还包括：

获取所述从设备各关节对应的电机的实际电机转角；

获取所述从设备各关节对应的电机需补偿的补偿转角；

根据对应于所述从设备各关节对应的电机的实际电机转角和补偿转角，得到所述从设备各关节的关节转角。

3.根据权利要求2所述的主从随动系统的力反馈方法，其特征在于，获取所述从设备各关节对应的电机需补偿的补偿转角包括：

根据所述从设备中对应于上一级关节的实际电机转角和传动比，得到该上一级关节的关节转角；

根据该上一级关节的关节转角、所述从设备中各关节对应的电机与相应关节之间的传动比，确定下一级关节对应的电机用于补偿该上一级关节的转动的补偿转角的大小；

获取该上一级关节和下一级关节之间的耦合关系，其中，所述耦合关系包括传递耦合关系和从动耦合关系，具备所述传递耦合关系的两个关节对应的电机之间的自驱转动方向相同，具备所述从动耦合关系的两个关节对应的电机之间的自驱转动方向相反；

根据所述耦合关系确定对应于该下一级关节对应的电机用于补偿该上一级关节的转动的补偿转角的方向，其中，在所述从设备中上一级关节和下一级关节之间属于所述传递耦合关系的情况下，该下一级关节对应的电机用于补偿上一级关节的转动的补偿转角的方向和上一级关节的关节转角的方向相反，在所述从设备中上一级关节和下一级关节之间属于所述从动耦合关系的情况下，该下一级关节对应的电机用于补偿上一级关节的转动的补偿转角的方向和上一级关节的关节转角的方向相同。

4.根据权利要求2所述的主从随动系统的力反馈方法，其特征在于，确定所述从设备在空载状态下因自重产生的各关节的理论关节扭矩包括：

根据所述从设备各关节的关节转角和D-H参数，得到所述从设备各关节的变化矩阵；

获取所述从设备各关节的关节坐标系参数、各关节质心在各关节坐标系中的空间位置参数和力值参数；

根据所述从设备各关节的变化矩阵、所述从设备各关节的关节坐标系参数、各关节质心在各关节坐标系中的空间位置参数和力值参数，确定所述从设备在空载状态下因自重产生的各关节的理论关节扭矩。