[发明专利]一种免传感器机器人柔顺控制方法

权利要求书

1.一种免传感器机器人柔顺控制方法，其特征在于，包括：

根据受力分析计算得到机器人的编码器变化量与所受拖动的外力之间的映射关系，从而结合采集到的编码器变化量计算得到关节所受外力；

构建导纳控制模型，计算关节的目标力矩并控制关节运动。

2.根据权利要求1所述的免传感器机器人柔顺控制方法，其特征在于，所述计算机器人的编码器变化量与所受拖动的外力之间的映射关系具体为：

根据各连杆的结构设计参数，将所受拖动的外力映射为编码器所受外力；

根据预设的编码器变化量与编码器所受外力的映射关系，得到所受拖动的外力与编码器变化量之间的映射关系。

3.根据权利要求2所述的免传感器机器人柔顺控制方法，其特征在于，所述预设的编码器变化量与编码器所受外力的映射关系为编码器变化量和外力中引起编码器变换的分量之间的映射关系，并通过采集多组数据计算得到。

4.根据权利要求1所述的免传感器机器人柔顺控制方法，其特征在于，所述导纳控制模型如下：

式中，f_e,m,b,k分别为所受拖动外力矩阵F_ext、惯性矩阵M、阻尼矩阵B和刚度矩阵K中的一维元素；x_d分别为关节的期望加速度、期望速度和期望位置，x分别为关节的当前加速度、当前速度和当前位置。

5.根据权利要求1～4任一所述的免传感器机器人柔顺控制方法，其特征在于，所述计算关节的目标力矩并据此控制关节运动具体为：通过PD控制器计算出关节的目标力矩，通过所述导纳控制模型计算得到在外力作用下关节的期望位置，并通过位置环控制电机运动。

6.根据权利要求1～4任一所述的免传感器机器人柔顺控制方法，其特征在于，所述计算关节的目标力矩并据此控制关节运动具体为：

根据动力学模型计算得到重力矩和摩擦力矩；

通过所述导纳控制模型计算得到机器人关节的期望速度；

当所述期望速度在预设范围内时，根据所述重力矩和摩擦力矩控制关节运动；

当所述期望速度不在预设范围内时，通过PD控制器计算出关节的补偿静摩擦力矩，结合所述重力矩和摩擦力矩控制关节运动。

7.根据权利要求6所述的免传感器机器人柔顺控制方法，其特征在于，所述预设范围为[v₁,v₂]，v₁为关节启动时采集到的速度，v₂为关节换向时采集到的速度。