[发明专利]一种机器人柔顺控制方法、装置、设备及存储介质

说明书

本申请实施例涉及协作机器人柔顺运动控制技术领域，特别涉及一种机器人柔顺控制方法、装置、设备及存储介质，该方法包括以下步骤：首先，构建控制器的特征空间；然后，将测量的外部力进行汇集，得到反馈的力，并将反馈的力映射至特征空间；接下来，在特征空间基于力反馈求解，得到具有柔顺特性的参考轨迹；然后，基于视觉负反馈，输出机器人的期望运动量；最后，将期望运动量映射至机器人关节空间。本申请提供的柔顺控制方法，能够将压力数据与触觉数据相融合并应用于机器人的柔顺控制，弥补视觉传感器存在的视觉盲区的缺陷，实现机器人全身的主动柔顺控制。

技术领域

本申请实施例涉及协作机器人柔顺运动控制技术领域，特别涉及一种机器人柔顺控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

机器人底层柔性控制是实现其与外界交互的有效方式。通过柔顺控制，机器人可以避免与物体发生剧烈的碰撞，从而避免对周围环境中的物体尤其是人造成伤害，为机器人在有人环境中工作奠定了基础。目前机器人大多采用视觉伺服系统，并在机械手末端安装力传感器实现末端力反馈。这使得机器人手在靠近目标物体的过程中能够主动的避障并将触碰力稳定在安全阈值内，实现机械手中对周围环境物体尤其是人的安全作业。

目前，视觉伺服存在的技术缺陷是：视觉传感器存在视觉盲区。在作业过程中视觉传感器(尤其是安装于机器人手部的视觉传感器)往往聚焦于机械手与障碍物之间的相对位置和轨迹，对于机器人的其他部分往往无法获得图像数据的观测。并且，末端的力矩传感器也仅能测量机械手与机械臂之间的相互作用力。因此，对于复杂未知场景，机器人整体的柔顺控制依旧存在不足。

发明内容

本申请实施例提供一种机器人柔顺控制方法、装置、设备及存储介质，弥补视觉传感器存在的视觉盲区的缺陷，实现机器人全身的主动柔顺控制。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供一种机器人柔顺控制方法，包括：构建控制器的特征空间；将测量的外部力进行汇集，得到反馈的力，并将反馈的力映射至特征空间；在特征空间基于力反馈求解，得到具有柔顺特性的参考轨迹；基于视觉负反馈，输出机器人的期望运动量；将期望运动量映射至机器人关节空间。

一些示例性实施例中，构建控制器的特征空间，包括：基于任务空间和图像特征集合，确定特征空间的维数和基向量组；分别构建视觉空间到特征空间的映射函数、笛卡尔空间到特征空间的映射函数以及机器人关节空间到特征空间的映射函数。

一些示例性实施例中，视觉空间到特征空间的映射函数为：

笛卡尔空间到特征空间的映射函数为：

机器人关节空间到特征空间的映射函数为：

其中，V表示视觉空间，S表示特征空间，D表示笛卡尔空间，J表示机器人关节空间。

一些示例性实施例中，在构建控制器的特征空间之后，还包括：在所述特征空间构建机械臂动力学模型；

所述特征空间如下式所示：

S∈R^k

其中，S表示特征空间，k表示特征空间的维数。

一些示例性实施例中，所述将测量的外部力进行汇集，得到反馈的力，并将所述反馈的力映射至所述特征空间，包括：将通过电子皮肤测量的外部力进行时空配准，将受力点坐标转化至机器人基坐标下；基于所述受力点坐标，确定接触区域，求解每个电子皮肤单元的压强；并将电子皮肤获得的压力进行积分确定总压力值，并确定接触力中心；基于所述接触力中心，确定每一个接触力与所述特征空间对应的雅可比矩阵，得到电子皮肤测量的接触力；将接触力参考值和所述电子皮肤测量的接触力映射至所述特征空间，并将所述接触力参考值和所述电子皮肤测量的接触力做差，得到外力插值。