CN112091974A - 配网带电作业机器人遥控操作系统及其控制方法 - Google Patents

配网带电作业机器人遥控操作系统及其控制方法 Download PDF

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CN112091974A CN202010882746.5A CN202010882746A CN112091974A CN 112091974 A CN112091974 A CN 112091974A CN 202010882746 A CN202010882746 A CN 202010882746A CN 112091974 A CN112091974 A CN 112091974A
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Abstract

本发明实施方式提供一种配网带电作业机器人遥控操作系统及其控制方法,属于自动化及机器人技术领域。所述系统包括:从控机器人,用于:接收实时的操作指令以完成配网带电作业;实时获取受到的受力;操作主端,用于:供工作人员输入所述操作指令;接收所述受力,并实时模拟所述受力。该系统、控制方法及存储介质能够克服现有技术中公人员需要前往现场操作更换避雷器、绝缘子的技术缺陷。

Description

配网带电作业机器人遥控操作系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及自动化及机器人技术领域,具体地涉及一种配网带电作业机器人遥控操作系统及其控制方法。
背景技术
传统的配网带电作业中,操纵人员位于升降绝缘斗臂车上,利用绝缘杆进行双人带电作业来更换避雷器、绝缘子等设备。尽管近年来针对配网带电作业操作制订了一系列规范性技术标准和作业准则,但由于任务量大,危险系数高,环境恶劣,人员伤亡事故还是时有发生。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种配网带电作业机器人遥控操作系统及其控制方法,该操作系统及控制方法能够克服现有技术中公人员需要前往现场操作更换避雷器、绝缘子的技术缺陷。
为了实现上述目的,本发明实施方式提供一种配网带电作业及机器人遥控操作系统,所述系统包括:
从控机器人,用于:
接收实时的操作指令以完成配网带电作业;
实时获取受到的受力;
操作主端,用于:
供工作人员输入所述操作指令;
接收所述受力,并实时模拟所述受力。
可选地,所述从控机器人包括:
机械臂,用于接收所述操作指令以完成配网带电作业;
六维力传感器,设置于所述机械臂的末端,用于实时获取所述受力。
可选地,所述操作主端包括:
遥控操作手柄,用于接收所述操作指令;
力反馈设备,设置于所述遥控操作手柄上,用于接收所述受力,并实时模拟所述受力。
可选地,三维相机,用于拍摄现场的图像并进行三维重建;
计算机仿真模块,用于:
接收三维重建后的三维场景;
基于所述三维场景在待作业的设备上建立虚拟夹具;
在所述机械臂移动的过程中获取所述机械臂的末端与所述虚拟夹具、非作业设备之间的位置关系;
根据所述位置关系实时调节所述受力。
可选地,所述计算机仿真模块用于:
根据所述待作业的设备的三维模型以预定距离添加约束点;
通过曲线拟合根据所述约束点生成三维空间曲线以形成所述虚拟夹具。
可选地,所述计算机仿真模块用于:
基于公式(1)和公式(2)根据所述机械臂的末端与非作业设备之间的距离计算第一反馈力,
Figure BDA0002654605900000021
Figure BDA0002654605900000022
其中,Fh为所述第一反馈力,Fmax为所述力反馈设备应用的最大反馈力数值,dmin为所述机械臂的末端和预设的所述非作业设备之间的最小距离,m为所述第一反馈力随着所述最小距离变化的增强因子,K为用于表示在产生最大反馈力时所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离的参数,T为预设的扭矩,
Figure BDA0002654605900000031
为受力Fh的矢量形式,FX为所述第一反馈力在预设坐标系中X轴方向上的分力,FY为所述第一反馈力在所述预设坐标系中Y轴方向上的分力,FZ为所述第一反馈力在所述预设坐标系中Z轴方向上的分力,dX为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中X轴方向上的分量,dY为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中Y轴方向上的分量,dZ为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中Z轴方向上的分量;
基于公式(3)、公式(4)和公式(5)计算所述机械臂的末端与所述虚拟夹具的距离计算第二反馈力,
Figure BDA0002654605900000032
Figure BDA0002654605900000033
Figure BDA0002654605900000034
其中,
Figure BDA0002654605900000035
为所述第二反馈力的矢量形式,
Figure BDA0002654605900000036
为所述机械臂产生的阻尼力,正比于所述机械臂的末端的速度v,dtool为所述机械臂的末端与所述虚拟夹具的中心线之间的距离,rp为所述虚拟夹具内的自由活动区域的内径,Rp为所述自由活动区域的外径,ε1和ε2为用于表示反馈力变化率的参数,且ε12≤Rp-rp,gd为用于表示所述第二反馈力变化的变化函数,
Figure BDA0002654605900000041
为gd的矢量形式,kd为用于表示阻尼力大小的常数。
另一方面,本发明还提供一种控制方法,所述控制方法用于控制如上述任一所述的系统,所述控制方法包括:
接收操作主端的操作指令;
根据所述操作指令执行配网带电作业;
基于所述三维重建的三维场景在待作业的设备上建立虚拟夹具;
在机械臂移动的过程中实时获取所述机械臂的末端与所述虚拟夹具、非作业设备之间的位置关系;
根据所述位置关系实时调节受力;
向所述操作主端反馈所述受力。
可选地,所述控制方法包括:
拍摄现场的图像并进行三维重建以获得待作业的设备的三维模型;
根据所述三维模型以预定距离添加约束点;
通过曲线拟合根据所述约束点生成三维空间曲线以形成所述虚拟夹具。
可选地,所述根据所述位置关系实时调节受力具体包括:
基于公式(1)和公式(2)根据所述机械臂的末端与非作业设备之间的距离计算第一反馈力,
Figure BDA0002654605900000042
Figure BDA0002654605900000043
其中,Fh为所述第一反馈力,Fmax为所述力反馈设备应用的最大反馈力数值,dmin为所述机械臂的末端和预设的所述非作业设备之间的最小距离,m为所述第一反馈力随着所述最小距离变化的增强因子,K为用于表示在产生最大反馈力时所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离的参数,T为预设的扭矩,
Figure BDA0002654605900000051
为第一反馈力Fh的矢量形式,FX为所述第一反馈力在预设坐标系中X轴方向上的分力,FY为所述第一反馈力在所述预设坐标系中Y轴方向上的分力,FZ为所述第一反馈力在所述预设坐标系中Z轴方向上的分力,dX为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中X轴方向上的分量,dY为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中Y轴方向上的分量,dZ为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中Z轴方向上的分量;
基于公式(3)、公式(4)和公式(5)计算所述机械臂的末端与所述虚拟夹具的距离计算第二反馈力,
Figure BDA0002654605900000052
Figure BDA0002654605900000053
Figure BDA0002654605900000054
其中,
Figure BDA0002654605900000055
为所述第二反馈力的矢量形式,
Figure BDA0002654605900000056
为所述机械臂产生的阻尼力,正比于所述机械臂的末端的速度v,dtool为所述机械臂的末端与所述虚拟夹具的中心线之间的距离,rp为所述虚拟夹具内的自由活动区域的内径,Rp为所述自由活动区域的外径,ε1和ε2为用于表示反馈力变化率的参数,且ε12≤Rp-rp,gd为用于表示所述第二反馈力变化的变化函数,
Figure BDA0002654605900000057
为gd的矢量形式,kd为用于表示阻尼力大小的常数。
再一方面,本发明还提供一种控制方法,所述控制方法包括:
接收工作人员输入的操作指令并发送至从控机器人;
接收从控机器人反馈的受力;以及
实时模拟所述受力。
通过上述技术方案,本发明提供的配网带电作业机器人遥控操作系统及其控制方法通过采用从控机器人和操作主端组合的形式,使得工作人员在不前往现场的情况下,就能够远程操控从控机器人完成作业,避免下因工作人员现场操作而导致的安全事故的发生。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式,但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中:
图1是根据本发明的一个实施方式的配网带电作业机器人遥控操作系统的结构框图;
图2是根据本发明的一个实施方式的配网带电作业机器人遥控操作系统的结构框图;
图3是根据本发明的一个实施方式的根据位置关系调节受力的方法的流程图;以及
图4是根据本发明的一个实施方式的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式,并不用于限制本发明实施方式。
在本发明实施方式中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
另外,若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施方式之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的配网带电作业机器人遥控操作系统的结构框图。在图1中,该系统可以包括从控机器人10和操作主端20。
从控机器人10可以包括机械臂11和六维力传感器12。机械臂11可以用于接收实时的操作指令以完成配网带电作业。六维力传感器12可以设置于机械臂11的末端,用于实时获取机械臂11的受力。
操作主端20与从控机器人10通过无线广域网连接,包括遥控操作手柄21和力反馈设备22。该遥控操作手柄21可以用于供工作人员输入操作指令。该力反馈设备22可以设置于遥控操作手柄21上,用于接收六维力传感器12反馈的受力,并实时模拟该受力。
在如图1所示的系统工作时,工作人员可以通过设置于控制中心的遥控操作手柄21输入操作指令。该操作指令可以是包括但不限于手势、代码等。该操作指令可以通过无线广域网被发送至机械臂11。该机械臂11可以根据操作指令完成对应的操作。机械臂11的末端设置有六维力传感器12。在该机械臂11执行操作时,六维力传感器12实时获取机械臂11的末端的受力。该受力通过无线广域网被发送至力反馈设备22上。力反馈设备22实时模拟该受力,从而使得工作人员在控制中心能够实时感受到现场的机械臂11的受力情况,从而提高操作的精度。
在工作人员操作的过程中,由于并没有身处现场,实际操作时很可能会出现误操作的情况。例如在操作时动作幅度过大使得机械臂11与其他非作业设备碰撞,从而导致非作业设备或机械臂11的损坏。因此,本发明的一个实施方式中,如图2所示,该系统可以进一步包括三维相机30、计算机仿真模块31。三维相机30可以用于拍摄现场的图像并进行三维重建。计算机仿真模块31可以与该三维相机30连接,用于接收三维重建后的三维场景,基于该三维场景在待作业的设备上建立虚拟夹具,并在机械臂11移动的过程中实时获取机械臂的末端与虚拟夹具、非作业设备之间的位置关系,最后基于该位置关系实时调节力反馈设备22反馈的受力。其中,该虚拟夹具可以用于辅助确定机械臂11在执行操作时的运动路径。建立该虚拟夹具的具体步骤可以是例如先根据待作业的设备的三维模型以预定距离添加约束点,再通过曲线拟合根据该约束点生成三维空间曲线以生成该虚拟夹具。
在如图2所示的系统工作的过程中,工作人员在操作遥控操作手柄11时,计算机仿真模块31会根据生成的虚拟夹具、非作业设备与机械臂11的末端的距离实时调节受力。在机械臂11接近非作业设备时,可以通过调节该受力以使得该机械臂11远离非作业设备。而在机械臂11的位置即将离开虚拟夹具的三维模型时,则可以通过调节该受力以将该机械臂11拉回虚拟夹具内。这样既避免了现场设备的损坏,也简化了操作人员的操作方式。对于根据位置关系实时调节受力的具体方法,则可以是本领域人员所知的多种方式。在本发明的一个优选示例中,该方法可以是包括例如图3所示的至少一部分步骤。在图3中,该方法可以包括:
在步骤S10中,基于公式(1)和公式(2)根据机械臂11的末端与非作业设备之间的距离计算第一反馈力。其中,该第一反馈力可以是用于使机械臂11远离非作业设备,
Figure BDA0002654605900000091
Figure BDA0002654605900000092
其中,Fh为第一反馈力,Fmax为力反馈设备22应用的最大反馈力数值,dmin为机械臂11的末端和预设的非作业设备之间的最小距离,m为第一反馈力随着最小距离变化的增强因子,K为用于表示在产生最大反馈力时机械臂11的末端与非作业设备之间的最小距离的参数,T为预设的扭矩,
Figure BDA0002654605900000093
为受力Fh的矢量形式,FX为第一反馈力在预设坐标系中X轴方向上的分力,FY为第一反馈力在预设坐标系中Y轴方向上的分力,FZ为第一反馈力在预设坐标系中Z轴方向上的分力,dX为机械臂11的末端与非作业设备之间的最小距离在预设坐标系中X轴方向上的分量,dY为机械臂11的末端与非作业设备之间的最小距离在预设坐标系中Y轴方向上的分量,dZ为机械臂11的末端与非作业设备之间的最小距离在预设坐标系中Z轴方向上的分量。从公式(1)和公式(2)可以看出,在机械臂11靠近非作业设备时,所产生的第一反馈力Fh逐渐增加,并在到达
Figure BDA0002654605900000094
时达到最大值,从而使得该机械臂11远离非作业设备。而随着机械臂11远离非作业设备,第一反馈力Fh逐渐减小,并在距离大于
Figure BDA0002654605900000101
时,第一反馈力Fh降低至0,以便于工作人员继续执行操作。
在步骤S11中,基于公式(3)、公式(4)和公式(5)计算机械臂11的末端与虚拟夹具的距离计算第二反馈力。其中,该第二反馈力可以用于使该机械臂11始终保持在虚拟夹具的自由活动区域内,
Figure BDA0002654605900000102
Figure BDA0002654605900000103
Figure BDA0002654605900000104
其中,
Figure BDA0002654605900000105
为第二反馈力的矢量形式,
Figure BDA0002654605900000106
为机械臂11产生的阻尼力,正比于机械臂11的末端的速度v,dtool为机械臂11的末端与虚拟夹具的中心线之间的距离,rp为虚拟夹具内的自由活动区域的内径,Rp为自由活动区域的外径,ε1和ε2为用于表示反馈力变化率的参数,且ε12≤Rp-rp,gd为用于表示第二反馈力变化的变化函数,
Figure BDA0002654605900000107
为gd的矢量形式,kd为用于表示阻尼力大小的常数。gd
Figure BDA0002654605900000108
的转换公式可以同理参考公式(2)。从公式(3)至公式(5)中可以看出。随着机械臂11偏离虚拟夹具的中心线,其第二反馈力
Figure BDA0002654605900000109
会逐渐增加,从而使得该机械臂11能够回到中心线附近,避免出现误操作的情况。
另一方面,本发明还提供一种控制方法,该控制方法用于控制如上述任一所述的系统。如图4所示,该控制方法包括:
在步骤S20中,接收操作主端的操作指令;
在步骤S21中,根据操作指令控制从控机器人以作业;
在步骤S22中,拍摄现场的图像并进行三维重建;
在步骤S23中,基于三维重建的三维场景在待作业的设备上建立虚拟夹具;
在步骤S24中,在机械臂11移动的过程中实时获取机械臂11的末端与虚拟夹具、非作业设备之间的位置关系;
在步骤S25中,根据位置关系实时调节受力;
在步骤S26中,向操作主端反馈受力。
具体地,步骤S23可以进一步包括根据待作业的设备的三维模型以预定距离添加约束点;通过曲线拟合根据约束点生成三维空间曲线以形成虚拟夹具。
而步骤S25则可以进一步包括如图3中所示出的一部分步骤。即:
在步骤S10中,基于公式(1)和公式(2)根据机械臂11的末端与非作业设备之间的距离计算第一反馈力,
Figure BDA0002654605900000111
Figure BDA0002654605900000112
其中,Fh为第一反馈力,Fmax为力反馈设备22应用的最大反馈力数值,dmin为机械臂11的末端和预设的非作业设备之间的最小距离,m为第一反馈力随着最小距离变化的增强因子,K为用于表示在产生最大反馈力时机械臂11的末端与非作业设备之间的最小距离的参数,T为预设的扭矩,
Figure BDA0002654605900000113
为第一反馈力Fh的矢量形式,FX为第一反馈力在预设坐标系中X轴方向上的分力,FY为第一反馈力在预设坐标系中Y轴方向上的分力,FZ为第一反馈力在预设坐标系中Z轴方向上的分力,dX为机械臂11的末端与非作业设备之间的最小距离在预设坐标系中X轴方向上的分量,dY为机械臂11的末端与非作业设备之间的最小距离在预设坐标系中Y轴方向上的分量,dZ为机械臂11的末端与非作业设备之间的最小距离在预设坐标系中Z轴方向上的分量。
在步骤S11中,基于公式(3)、公式(4)和公式(5)计算机械臂11的末端与虚拟夹具的距离计算第二反馈力,
Figure BDA0002654605900000121
Figure BDA0002654605900000122
Figure BDA0002654605900000123
其中,
Figure BDA0002654605900000124
为第二反馈力的矢量形式,
Figure BDA0002654605900000125
为机械臂11产生的阻尼力,正比于机械臂11的末端的速度v,dtool为机械臂11的末端与虚拟夹具的中心线之间的距离,rp为虚拟夹具内的自由活动区域的内径,Rp为自由活动区域的外径,ε1和ε2为用于表示反馈力变化率的参数,且ε12≤Rp-rp,gd为用于表示第二反馈力变化的变化函数,
Figure BDA0002654605900000126
为gd的矢量形式,kd为用于表示阻尼力大小的常数。
再一方面,本发明还提供一种存储介质,所述存储介质存储有指令,所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述任一所述的控制方法。
通过上述技术方案,本发明提供的配网带电作业机器人遥控操作系统、控制方法及存储介质通过采用从控机器人和操作主端组合的形式,使得工作人员在不前往现场的情况下,就能够远程操控从控机器人完成作业,避免下因工作人员现场操作而导致的安全事故的发生。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式,但是,本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施方式的技术构思范围内,可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外,本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施方式的思想,其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种配网带电作业机器人遥控操作系统,所述系统包括:
从控机器人,用于:
接收实时的操作指令以完成配网带电作业;
实时获取受到的受力;
操作主端,用于:
供工作人员输入所述操作指令;
接收所述受力,并实时模拟所述受力。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述从控机器人包括:
机械臂,用于接收所述操作指令以完成配网带电作业;
六维力传感器,设置于所述机械臂的末端,用于实时获取所述受力。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述操作主端包括:
遥控操作手柄,用于接收所述操作指令;
力反馈设备,设置于所述遥控操作手柄上,用于接收所述受力,并实时模拟所述受力。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统进一步包括:
三维相机,用于拍摄现场的图像并进行三维重建;
计算机仿真模块,用于:
接收三维重建后的三维场景;
基于所述三维场景在待作业的设备上建立虚拟夹具;
在所述机械臂移动的过程中获取所述机械臂的末端与所述虚拟夹具、非作业设备之间的位置关系;
根据所述位置关系实时调节所述受力。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述计算机仿真模块用于:
根据所述待作业的设备的三维模型以预定距离添加约束点;
通过曲线拟合根据所述约束点生成三维空间曲线以形成所述虚拟夹具。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述计算机仿真模块用于:
基于公式(1)和公式(2)根据所述机械臂的末端与非作业设备之间的距离计算第一反馈力,
Figure FDA0002654605890000021
Figure FDA0002654605890000022
其中,Fh为所述第一反馈力,Fmax为所述力反馈设备应用的最大反馈力数值,dmin为所述机械臂的末端和预设的所述非作业设备之间的最小距离,m为所述第一反馈力随着所述最小距离变化的增强因子,K为用于表示在产生最大反馈力时所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离的参数,T为预设的扭矩,
Figure FDA0002654605890000023
为受力Fh的矢量形式,FX为所述第一反馈力在预设坐标系中X轴方向上的分力,FY为所述第一反馈力在所述预设坐标系中Y轴方向上的分力,FZ为所述第一反馈力在所述预设坐标系中Z轴方向上的分力,dX为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中X轴方向上的分量,dY为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中Y轴方向上的分量,dZ为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中Z轴方向上的分量;
基于公式(3)、公式(4)和公式(5)计算所述机械臂的末端与所述虚拟夹具的距离计算第二反馈力,
Figure FDA0002654605890000031
Figure FDA0002654605890000032
Figure FDA0002654605890000033
其中,
Figure FDA0002654605890000034
为所述第二反馈力的矢量形式,
Figure FDA0002654605890000035
为所述机械臂产生的阻尼力,正比于所述机械臂的末端的速度v,dtool为所述机械臂的末端与所述虚拟夹具的中心线之间的距离,rp为所述虚拟夹具内的自由活动区域的内径,Rp为所述自由活动区域的外径,ε1和ε2为用于表示反馈力变化率的参数,且ε12≤Rp-rp,gd为用于表示所述第二反馈力变化的变化函数,
Figure FDA0002654605890000036
为gd的矢量形式,kd为用于表示阻尼力大小的常数。
7.一种控制方法,其特征在于,包括:
接收操作主端的操作指令;
根据所述操作指令执行配网带电作业;
在机械臂移动的过程中实时获取所述机械臂的末端与虚拟夹具、非作业设备之间的位置关系;
根据所述位置关系实时调节受力;
向操作主端反馈所述受力。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述控制方法包括:
拍摄现场的图像并进行三维重建以获得待作业的设备的三维模型;
根据所述三维模型以预定距离添加约束点;
通过曲线拟合根据所述约束点生成三维空间曲线以形成所述虚拟夹具。
9.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述位置关系实时调节受力具体包括:
基于公式(1)和公式(2)根据所述机械臂的末端与非作业设备之间的距离计算第一反馈力,
Figure FDA0002654605890000041
Figure FDA0002654605890000042
其中,Fh为所述第一反馈力,Fmax为所述力反馈设备应用的最大反馈力数值,dmin为所述机械臂的末端和预设的所述非作业设备之间的最小距离,m为所述第一反馈力随着所述最小距离变化的增强因子,K为用于表示在产生最大反馈力时所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离的参数,T为预设的扭矩,
Figure FDA0002654605890000043
为第一反馈力Fh的矢量形式,FX为所述第一反馈力在预设坐标系中X轴方向上的分力,FY为所述第一反馈力在所述预设坐标系中Y轴方向上的分力,FZ为所述第一反馈力在所述预设坐标系中Z轴方向上的分力,dX为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中X轴方向上的分量,dY为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中Y轴方向上的分量,dZ为所述机械臂的末端与所述非作业设备之间的最小距离在所述预设坐标系中Z轴方向上的分量;
基于公式(3)、公式(4)和公式(5)计算所述机械臂的末端与所述虚拟夹具的距离计算第二反馈力,
Figure FDA0002654605890000051
Figure FDA0002654605890000052
Figure FDA0002654605890000053
其中,
Figure FDA0002654605890000054
为所述第二反馈力的矢量形式,
Figure FDA0002654605890000055
为所述机械臂产生的阻尼力,正比于所述机械臂的末端的速度v,dtool为所述机械臂的末端与所述虚拟夹具的中心线之间的距离,rp为所述虚拟夹具内的自由活动区域的内径,Rp为所述自由活动区域的外径,ε1和ε2为用于表示反馈力变化率的参数,且ε12≤Rp-rp,gd为用于表示所述第二反馈力变化的变化函数,
Figure FDA0002654605890000056
为gd的矢量形式,kd为用于表示阻尼力大小的常数。
10.一种控制方法,其特征在于,所述控制方法包括:
接收工作人员输入的操作指令并发送至从控机器人;
接收从控机器人反馈的受力;以及
实时模拟所述受力。
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