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专利号: 2016104280443
申请人: 深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种主从式机器人控制系统,其特征在于,包括主手机器人、控制系统、角度数据库和从手机器人;所述控制系统分别与主手机器人和角度数据库相连,所述角度数据库与从手机器人相连;所述控制系统检测主手机器人的位置变化大小,对所述主手机器人的位置变化大小进行模糊控制处理,输出从手机器人角度变化等级,通过所述角度变化等级调用角度数据库的运动指令发送给从手机器人;所述从手机器人根据所述运动指令进行运动;

所述控制系统还包括工业PC机和运动控制器,所述运动控制器为模糊控制器;

其中:所述控制系统具体用于:选用二维模糊控制器,所述二维模糊控制器包括模糊化接口、规则表、模糊推理和清晰化接口,模糊化接口将量化的输入用模糊化语言表示,之后进行模糊推理,利用之前编写好的规则表,输出角度的变化等级,将输出的角度的变化等级转化为量化的角度变化等级,由量化的角度变化等级直接调用角度数据库中的数值,由运动控制器发送到驱动器即可完成方向的跟随性控制,将主手机器人位置信息经过主从映射变化,通过运动控制器处理,输出角度变化等级,调用角度数据库,驱动从手机器人的电机完成方向的跟随性控制。

2.根据权利要求1所述的主从式机器人控制系统,其特征在于,所述工业PC机与主机器人相连,用于实时检测主机器人的位置变化大小,将所述位置变化大小经过比例矩阵处理,并将送入运动控制器;所述运动控制器与工业PC机相连,所述运动控制器通过工业PC机接收主机器人的操作命令,通过控制算法对操作命令进行处理,并调用角度数据库中的运动指令发送给从手机器人。

3.根据权利要求2所述的主从式机器人控制系统,其特征在于,所述从手机器人包括编码器、电机以及驱动器,所述驱动器接收运动控制器发送的运动指令,并驱动电机根据所述运动指令转动特定角度,所述编码器实时记录电机转角,利用正向运动学记录当前从手机器人的实际位置,并将所述从手机器人的实时位置变化大小反馈给运动控制器,所述运动控制器将从手机器人实时位置变化大小与主手机器人的位置变化大小对比,并根据位置变化大小的差值在下一次运动中进行误差补偿。

4.根据权利要求3所述的主从式机器人控制系统,其特征在于,还包括信号转换单元,所述信号转换单元分别与工业PC机、运动驱动器及编码器相连;所述信号转换单元用于对编码器的初值进行设定以及记录。

5.一种主从式机器人控制方法,其特征在于,包括:

步骤a:控制系统获取主手机器人的位置变化大小;

步骤b:控制系统对所述主手机器人的位置变化大小进行模糊控制处理,并输出从手机器人角度变化等级,通过所述角度变化等级调用角度数据库的运动指令发送给从手机器人;

步骤c:所述从手机器人根据所述运动指令进行运动;

所述控制系统还包括工业PC机和运动控制器,所述运动控制器为模糊控制器;

所述步骤b包括:所述控制系统选用二维模糊控制器,模糊化接口将量化的输入用模糊化语言表示,之后进行模糊推理,利用之前编写好的规则表,输出角度的变化等级,将输出的角度的变化等级转化为量化的角度变化等级,由量化的角度变化等级直接调用角度数据库中的数值,由运动控制器发送到驱动器即可完成方向的跟随性控制,将主手机器人位置信息经过主从映射变化,通过运动控制器处理,输出角度变化等级,调用角度数据库,驱动从手机器人的电机完成方向的跟随性控制。

6.根据权利要求5所述的主从式机器人控制方法,其特征在于,在所述步骤a中,所述获取主手机器人的位置变化大小具体包括:经过主手机器人正运动学的计算,得到主手机器人末端在笛卡尔空间坐标系的位置变化大小,具体计算公式为:Δem=xi+1-xi

在上述公式中,xi为此时刻主机器人在空间实际位置,xi+1为下一次时刻采样点获取的主手机器人的空间位置,Δem为主手机器人在最小采样周期内的实际位置变化。

7.根据权利要求6所述的主从式机器人控制方法,其特征在于,所述步骤c后还包括:通过从手机器人的编码器计算从手机器人在调用角度下的位置变化量与理论变量即主从映射变化量做差值。

8.根据权利要求7所述的主从式机器人控制方法,其特征在于,所述计算从手机器人在调用角度下的位置变化量与理论变量即主从映射变化量做差值的公式为:ΔE=Δem-Δemm

在上述公式中,Δem为主手机器人在最小采样周期内的实际位置变化,Δemm为通过编码器实时计算的从手机器人实际位移变化量,ΔE为从手机器人的跟随性误差。

9.根据权利要求8所述的主从式机器人控制方法,其特征在于,所述步骤c后还包括:将上一次从手机器人编码器计算主从映射变化量的差值送入下一次控制运算,并与下一个采样点的主从映射位置信息一起输入运动控制器,在下一次运动中进行误差补偿。