本發(fā)明涉及控制，具體而言，涉及一種恒力控制方法和電子設備。

背景技術：

1、機器人作為人工智能的主要代表，已被廣泛應用于各行各業(yè)。其中，協(xié)作機器人由于具備安全系數(shù)高和功率低等優(yōu)點，在部分場合已可以代替工業(yè)機器人進行作業(yè)。目前，協(xié)作機器人進行作業(yè)，需要在其法蘭末端安裝工具。應用場景包括焊接工件打磨、人體按摩和軸孔裝配等，這些場景均需要末端工具與物體進行直接接觸。在作業(yè)過程中，通常還需要末端工具與物體保持恒定的作用力，因此，需要借助力傳感器從而實現(xiàn)恒力控制，如圖1中所示。

2、在現(xiàn)有的控制方法中，主要包括基于示教的方式來實現(xiàn)控制以及基于視覺識別的方式來實現(xiàn)控制。其中，基于視覺識別的控制方式中需要涉及到圖像處理、特征提取、目標檢測等計算量比較大的任務，需要強大的計算資源，進而增加了系統(tǒng)的復雜性。

3、相較之下，基于示教的控制方式可以降低計算量且操作簡單。在現(xiàn)有的基于示教的控制方式中，設定目標力方向通常是沿著末端法蘭坐標系的相反方向，并且，恒力控制的調(diào)整位置也是沿著設定的目標力方向。這種方式下，在目標表面為曲面的情況下，例如協(xié)作機器人用于人體按摩時，人體表面是凹凸不平的，在恒力控制作業(yè)中，機器人的末端工具無法與目標表面完全貼合，從而一定程度上影響使用者的體驗，極大地限制了恒力控制作業(yè)的應用場景。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例的目的在于提供一種恒力控制方法和電子設備，用以實現(xiàn)針對曲面的恒力控制，保障恒力效果。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種恒力控制方法，應用于機器人，所述機器人的末端安裝有力傳感器，所述方法包括：

3、預先在目標曲面上通過示教方式對所述機器人進行示教，獲得示教軌跡；

4、在控制過程中，獲得所述力傳感器檢測到的連續(xù)多個時刻的力數(shù)據(jù)和力矩；

5、基于所述力數(shù)據(jù)和預設目標力得到力差值，根據(jù)所述力差值得到下一時刻最終的位置調(diào)整增量，并基于所述力矩得到下一時刻最終的姿態(tài)調(diào)整增量；

6、基于所述力矩對所述最終的位置調(diào)整增量進行修正；

7、基于所述最終的姿態(tài)調(diào)整增量、修正后的最終的位置調(diào)整增量以及所述示教軌跡預測得到所述機器人下一時刻的位置信息和姿態(tài)信息。

8、在可選的實施方式中，所述預先在目標曲面上通過示教方式對所述機器人進行示教，獲得示教軌跡的步驟，包括：

9、通過示教方式記錄所述機器人在目標曲面的最高點和最低點的位姿信息；

10、采用直線控制命令對所述機器人進行控制，以獲得在所述最高點和所述最低點之間的示教軌跡。

11、在可選的實施方式中，所述多個時刻包括當前時刻、前一時刻以及前兩個時刻；

12、所述基于所述力數(shù)據(jù)和預設目標力得到力差值，根據(jù)所述力差值得到下一時刻最終的位置調(diào)整增量的步驟，包括：

13、根據(jù)所述當前時刻、前一時刻以及前兩個時刻的力數(shù)據(jù)以及其對應的預設目標力，分別得到所述當前時刻、前一時刻以及前兩個時刻的力差值；

14、基于所述當前時刻、前一時刻、前兩個時刻的力差值，以及力跟蹤控制器的pid參數(shù)，得到計算的位置調(diào)整增量；

15、基于當前時刻已有的位置調(diào)整增量以及所述計算的位置調(diào)整增量，得到下一時刻最終的位置調(diào)整增量。

16、在可選的實施方式中，所述方法還包括：

17、基于所述力差值判斷是否滿足第一參數(shù)調(diào)整條件；

18、若滿足所述第一參數(shù)調(diào)整條件，則根據(jù)設置的調(diào)整增益并按照設計的調(diào)整公式對所述力跟蹤控制器的pid參數(shù)進行調(diào)整，以使所述力跟蹤控制器按照調(diào)整后的pid參數(shù)進行位置調(diào)整增量的計算。

19、在可選的實施方式中，所述多個時刻包括當前時刻和前一時刻；

20、所述基于所述力矩得到下一時刻最終的姿態(tài)調(diào)整增量的步驟，包括：

21、基于所述前一時刻的力矩和所述當前時刻的力矩，獲得力矩變化信息；

22、基于所述力矩變化信息并利用導納控制算法，獲得所述力矩變化信息對應的姿態(tài)調(diào)整角；

23、根據(jù)所述當前時刻已有的姿態(tài)調(diào)整增量以及所述姿態(tài)調(diào)整角，得到下一時刻最終的姿態(tài)調(diào)整增量。

24、在可選的實施方式中，所述方法還包括：

25、基于所述力差值判斷是否滿足第二參數(shù)調(diào)整條件；

26、若滿足所述第二參數(shù)調(diào)整條件，則根據(jù)所述力矩變化信息對所述導納控制算法中的導納控制參數(shù)進行調(diào)整。

27、在可選的實施方式中，所述基于所述力矩對所述最終的位置調(diào)整增量進行修正的步驟，包括：

28、基于所述力矩得到姿態(tài)調(diào)整角；

29、根據(jù)所述姿態(tài)調(diào)整角以及得到的最終的位置調(diào)整增量，得到修正后的最終的位置調(diào)整增量。

30、在可選的實施方式中，所述基于所述力矩對所述最終的位置調(diào)整增量進行修正的步驟之后，所述方法還包括：

31、檢測所述力數(shù)據(jù)是否小于設定的柔順控制力；

32、若小于所述柔順控制力，則基于設置的柔順控制系數(shù)對修正后的最終的位置調(diào)整增量進行再次修正。

33、在可選的實施方式中，所述基于所述最終的姿態(tài)調(diào)整增量、修正后的最終的位置調(diào)整增量以及所述示教軌跡預測得到所述機器人下一時刻的位置信息和姿態(tài)信息的步驟，包括：

34、獲得所述示教軌跡中所述機器人當前時刻的齊次變換矩陣，基于所述最終的姿態(tài)調(diào)整增量和修正后的最終的位置調(diào)整增量對所述齊次變換矩陣進行更新得到下一時刻的齊次變換矩陣；

35、對下一時刻的齊次變換矩陣進行逆解求解，得到下一時刻的位置信息和姿態(tài)信息。

36、第二方面，本發(fā)明提供一種電子設備，包括存儲器、處理器，所述存儲器中存儲有可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述前述實施方式任一項所述的方法的步驟。

37、本發(fā)明提供一種恒力控制方法和電子設備，通過預先在目標曲面上通過示教方式對機器人進行示教，獲得示教軌跡。在控制過程中，獲得力傳感器檢測到的連續(xù)多個時刻的力數(shù)據(jù)和力矩，基于力數(shù)據(jù)和預設目標力得到力差值，根據(jù)力差值得到下一時刻最終的位置調(diào)整增量，并基于力矩得到下一時刻最終的姿態(tài)調(diào)整增量?；诹貙ψ罱K的位置調(diào)整增量進行修正，基于最終的姿態(tài)調(diào)整增量、修正后的最終的位置調(diào)整增量以及示教軌跡預測得到機器人下一時刻的位置信息和姿態(tài)信息。本方案中，基于力矩對位置調(diào)整增量進行修正，并結合姿態(tài)調(diào)整增量以實現(xiàn)針對曲面的恒力控制，保障恒力效果。

技術特征：

1.一種恒力控制方法，其特征在于，應用于機器人，所述機器人的末端安裝有力傳感器，所述方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的恒力控制方法，其特征在于，所述預先在目標曲面上通過示教方式對所述機器人進行示教，獲得示教軌跡的步驟，包括：

3.根據(jù)權利要求1所述的恒力控制方法，其特征在于，所述多個時刻包括當前時刻、前一時刻以及前兩個時刻；

4.根據(jù)權利要求3所述的恒力控制方法，其特征在于，所述方法還包括：

5.根據(jù)權利要求1所述的恒力控制方法，其特征在于，所述多個時刻包括當前時刻和前一時刻；

6.根據(jù)權利要求5所述的恒力控制方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.根據(jù)權利要求5所述的恒力控制方法，其特征在于，所述基于所述力矩對所述最終的位置調(diào)整增量進行修正的步驟，包括：

8.根據(jù)權利要求1所述的恒力控制方法，其特征在于，所述基于所述力矩對所述最終的位置調(diào)整增量進行修正的步驟之后，所述方法還包括：

9.根據(jù)權利要求1-8任意一項所述的恒力控制方法，其特征在于，所述基于所述最終的姿態(tài)調(diào)整增量、修正后的最終的位置調(diào)整增量以及所述示教軌跡預測得到所述機器人下一時刻的位置信息和姿態(tài)信息的步驟，包括：

10.一種電子設備，包括存儲器、處理器，所述存儲器中存儲有可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述權利要求1至9任一項所述的方法的步驟。

技術總結
本發(fā)明提供一種恒力控制方法和電子設備，通過預先在目標曲面上通過示教方式對機器人進行示教，獲得示教軌跡。在控制過程中，獲得力傳感器檢測到的連續(xù)多個時刻的力數(shù)據(jù)和力矩，基于力數(shù)據(jù)和預設目標力得到力差值，根據(jù)力差值得到下一時刻最終的位置調(diào)整增量，并基于力矩得到下一時刻最終的姿態(tài)調(diào)整增量?；诹貙ψ罱K的位置調(diào)整增量進行修正，基于最終的姿態(tài)調(diào)整增量、修正后的最終的位置調(diào)整增量以及示教軌跡預測得到機器人下一時刻的位置信息和姿態(tài)信息。本方案中，基于力矩對位置調(diào)整增量進行修正，并結合姿態(tài)調(diào)整增量以實現(xiàn)針對曲面的恒力控制，保障恒力效果。

技術研發(fā)人員：任瑞龍,丁磊
受保護的技術使用者：法奧意威（蘇州）機器人系統(tǒng)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2