CN113843801B - 复合机器人的控制方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种复合机器人的控制方法、装置及系统，应用于复合机器人的机械臂中的控制器，机械臂安装于运动机构上；机械臂上安装有力传感器；控制器与运动机构通信连接；其中方法包括：在机械臂被牵引运动时，获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩；根据多个力和力矩、预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值；根据目标位移值分别控制机械臂和运动机构运动；继续执行获取当前运动下多个力和力矩的步骤，直到机械臂和运动机构停止运动。本申请能够实现机械臂和运动机构之间的动态耦合，拖拽效果更符合人机交互的需求。

Description

复合机器人的控制方法、装置及系统
技术领域
本申请涉及智能控制技术领域，尤其是涉及一种复合机器人的控制方法、装置及系统。
背景技术
目前，复合机器人作为新一代机器人的典型代表，集工业、移动、协作机器人优点于一身，具有人机融合、安全易用、灵敏精准及灵活通用等特征，改变了传统机器人的工作模式，在工业生产、社会服务、康复医疗、特种作业等领域具有广阔的应用前景，已经成为引领未来机器人发展的重要方向。在康复医疗领域，有很多使用机械人代替按摩师进行按摩的案例或产品，其中以新加坡AiTreat开发的名为Emma 3.0的机器人按摩师最具代表性。然而，当前国内外主流复合机器人或移动机械臂往往将机械臂与移动底盘分别独立控制，不能充分发挥复合机器人的性能优势，也限制了按摩机器人的应用。在复合机器人的力位混合控制中，任务空间被分为位置控制和力控制的子空间，因为位置和力都不能沿任何给定方向控制，一般是在垂直面方向上进行力控制，在切面方向进行位置控制，不便于人自由地牵引复合机器人。
发明内容
本申请的目的在于提供一种复合机器人的控制方法、装置及系统，能够实现机械臂和运动机构之间的动态耦合，拖拽复合机器人时只需要较小的力就能完成机器人的柔性跟随，并使拖拽效果更符合人机交互的需求。
第一方面，本申请实施例提供一种复合机器人的控制方法，该方法应用于复合机器人的机械臂中的控制器，机械臂安装于运动机构上；机械臂上安装有力传感器；控制器与运动机构通信连接；该方法包括：在机械臂被牵引运动时，获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩；根据多个力和力矩、预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；每组位移值均包括机械臂对应的第一位移值和运动机构对应的第二位移值；预设模型包括导纳模型或阻抗模型；根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值；根据第一目标位移值和第二目标位移值控制机械臂和运动机构运动；继续执行获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩的步骤，直到机械臂和运动机构停止运动。
在可选的实施方式中，上述力传感器包括安装于机械臂的末端的六维传感器，或者，安装于机械臂的各关节处的关节传感器。
在可选的实施方式中，上述预设模型包括导纳模型；力传感器为六维传感器；多个力和力矩包括：六个自由度分别对应的力或力矩；根据多个力矩、预设期望力矩和预设模型进行计算，得到多组位移值的步骤，包括：根据六个自由度分别对应的力或力矩和预设期望力矩，确定力矩偏差值；将力矩偏差值输入导纳模型进行求解，得到位移值；根据六个自由度分别对应的力或力矩、位移值求逆解，得到多组位移值。
在可选的实施方式中，根据上述多组位移值进行最优化求解，得到机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值的步骤，包括：获取当前运动学参数和力相关参数；根据当前运动学参数和力相关参数确定筛选条件；将多组位移值中满足筛选条件的位移值确定为目标位移值；目标位移值包括机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值。
在可选的实施方式中，上述机械臂中安装有第一位置控制器；上述运动机构中安装有第二位置控制器；根据第一目标位移值控制机械臂运动，根据第二目标位移值控制运动机构运动的步骤，包括：根据第一目标位移值向第一位置控制器发送第一控制信号，以使第一位置控制器根据第一控制信号控制机械臂运动；根据第二目标位移值向第二位置控制器发送第二控制信号，以使第二位置控制器根据第二控制信号控制运动机构运动。
在可选的实施方式中，上述控制器与按摩平台通信连接；按摩平台中配置有多种按摩技法分别对应的按压参数；按压参数包括力度大小和转换速度；上述方法还包括：接收按摩平台发送的目标按压参数；根据目标按压参数和力传感器，控制机械臂对被按摩者的按压方式，以实现目标按压参数对应的目标按摩技法。
在可选的实施方式中，上述按摩技法至少包括以下之一：指点法、指按法、指推法、肘推法、掌推法和一指禅法。
第二方面，本申请实施例还提供一种复合机器人的控制装置，该装置应用于复合机器人的机械臂中的控制器，机械臂安装于运动机构上；机械臂上安装有力传感器；控制器与运动机构通信连接；该装置包括：力矩获取模块，用于在机械臂被牵引运动时，获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩；位移计算模块，用于根据多个力和力矩、预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；每组位移值均包括机械臂对应的第一位移值和运动机构对应的第二位移值；预设模型包括导纳模型或阻抗模型；目标位移确定模块，用于根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值；运动控制模块，用于根据第一目标位移值和第二目标位移值控制机械臂和运动机构运动；循环模块，用于继续执行获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩的步骤，直到机械臂和运动机构停止运动。
第三方面，本申请实施例还提供一种复合机器人的控制系统，该系统包括复合机器人和按摩平台；复合机器人和按摩平台通信连接；复合机器人包括机械臂和运动机构；机械臂中安装有控制器和力传感器，机械臂安装于运动机构上；控制器与运动机构通信连接；控制器用于执行上述第一方面所述方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现上述第一方面所述的方法。
本申请实施例带来了以下有益效果：
本申请提供了一种复合机器人的控制方法、装置和系统，该方法应用于复合机器人的机械臂中的控制器，机械臂安装于运动机构上；机械臂上安装有力传感器；控制器与运动机构通信连接；该方法通过在机械臂被牵引运动时，获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩；根据多个力和力矩、预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；每组位移值均包括机械臂对应的第一位移值和运动机构对应的第二位移值；根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值；根据第一目标位移值和第二目标位移值控制机械臂和运动机构运动；继续执行获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩的步骤，直到机械臂和运动机构停止运动，该方法实现了机械臂和运动机构之间的动态耦合，拖拽复合机器人时只需要较小的力就能完成机器人的柔性跟随，便于人自由地牵引复合机器人，其最优化求解得出的目标位移值解能够使拖拽时实现如下效果：如果机械臂伸展程度小，则机械臂运动幅度大，运动机构运动幅度小；反之，如果机械臂已经足够伸展，则拖拽时机械臂运动幅度小，运动机构运动幅度大，更符合人-复合机器人交互的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种复合机器人控制方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种导纳控制系统结构图；
图3为本申请实施例提供的一种复合机器人控制装置的结构框图；
图4为本申请实施例提供的一种复合机器人控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
目前国内外主流复合机器人或移动机械臂往往将机械臂与移动底盘分别独立控制，不能充分发挥复合机器人的性能优势，也限制了按摩机器人的应用，在复合机器人的力位混合控制中，任务空间被分为位置控制和力控制的子空间，因为位置和力都不能沿任何给定方向控制，一般是在垂直面方向上进行力控制，在切面方向进行位置控制，上述力位混合控制方法忽略了机械手与环境之间的动态耦合，不便于人自由地牵引复合机器人。
基于此，本申请实施例提供一种复合机器人的控制方法、装置及系统，能够实现机械臂和运动机构之间的动态耦合，拖拽复合机器人时只需要较小的力就能完成机器人的柔性跟随，并使拖拽效果更复合人机交互的需求。
为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种复合机器人的控制方法进行详细介绍。
本申请实施例提供一种复合机器人的控制方法，该方法应用于复合机器人的机械臂中的控制器，机械臂安装于运动机构上；机械臂上安装有力传感器；控制器与运动机构通信连接。其中，机械臂端可以使用JAKA协作机器人，末端加装六维力传感器，也可以使用其他型号或者自由度的机械臂；运动机构可以使用AGV平台，如斯坦德OASIS300UL，也可以用其他移动平台代替。
参见图1所示的复合机器人控制方法的流程图，该方法具体包括以下步骤：
步骤S102，在机械臂被牵引运动时，获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩。
上述力传感器包括安装于机械臂的末端的六维传感器，或者，安装于机械臂的各关节处的关节传感器。如使用安装于机械臂的末端的六维传感器，当机械臂被牵引运动时，通过安装在机械臂末端的六维力传感器，可以精确地测量出机械臂六个自由度上的力和力矩，即机械臂的3个平动自由度x，y，z上的力和3个转动自由度rx，ry，rz上的力矩。
步骤S104，根据多个力和力矩、预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；每组位移值均包括机械臂对应的第一位移值和运动机构对应的第二位移值；预设模型包括导纳模型或阻抗模型。
当预设模型为导纳模型时，力传感器为六维传感器时，上述多个力和力矩包括：六个自由度分别对应的力或力矩，参见图2所示的导纳控制系统结构图，其中，fd是预设期望力或力矩，fh是实际收到的力或力矩，fu为力或力矩偏差值。
根据六个自由度分别对应的力或力矩和预设期望力矩，确定力矩偏差值；将力矩偏差值输入导纳模型进行求解，得到位移值；根据六个自由度分别对应的力或力矩、位移值求逆解，可以得到多组位移值，即Φ(qd)，Φ(qd)是根据导纳控制后的位移值求出的逆解集合。
上述导纳模型如下：
Figure BDA0003308417670000071
Figure BDA0003308417670000072
其中，M为惯性系数，K为刚度系数，B为阻尼系数，f为期望的人机交互力或力矩与实际的人机交互力或力矩的偏差值，x为位移值，
Figure BDA0003308417670000073
为位移值的一阶导数，
Figure BDA0003308417670000074
为位移值的二阶导数。
当人拖动力传感器下方的把手时，导纳模型会根据设定好的惯性系数，刚度系数，阻尼系数输出目标加速度，结合AGV传感器获取的当前速度和位置，可以计算出目标速度和位置，进而得到机械臂对应的第一位移值和运动机构对应的第二位移值。
步骤S106，根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值。
由于AGV和六自由度机械臂共有9个自由度，求逆解后有多组解，需要限制运动范围并使用优化算法得出最优解，以分别确定机械臂的运动和AGV的运动，如图2所示，qd即是根据最优化算法求出的最优解。上述最优化求解的步骤包括：获取当前运动学参数和力相关参数(如AGV位移-速度-加速度；机械臂末端的位移-速度-加速度；机械臂末端的六个自由度：x、y、z和力矩rx、ry、rz)；根据当前运动学参数和力相关参数确定筛选条件；将多组位移值中满足筛选条件的位移值确定为目标位移值；目标位移值包括机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值。
最优化求解是在所有解中增加限制条件获得满足条件的解，条件由不同状态时的运动学参数和受到的力决定。譬如在牵引开始和结束阶段，先牵引机械臂，如果机械臂相对AGV位移不够大时或者受到的力比较小，AGV基本不动；在牵引阶段，即受到的力没有很大突变时，优先考虑AGV和机械臂末端相对位置不变；受到的六个力的影响权重可以调节。
步骤S108，根据第一目标位移值和第二目标位移值控制机械臂和所述运动机构运动。
机械臂中安装有第一位置控制器；运动机构中安装有第二位置控制器；根据第一目标位移值向所述第一位置控制器发送第一控制信号，以使第一位置控制器根据第一控制信号控制机械臂运动；根据第二目标位移值向第二位置控制器发送第二控制信号，以使第二位置控制器根据第二控制信号控制所述运动机构运动。
在得到机械臂和AGV的目标位移值之后，机械臂和AGV接收到控制信号，由各自的位置控制器完成运动，如图2所示，qk是经过运动量跟踪器输出的机械臂关节和AGV实际轨迹。
步骤S110，继续执行获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩的步骤，直到机械臂和运动机构停止运动。
如图2所示，假设预设期望力或力矩fd为0，当机械臂被牵引时，如果通过人机实际交互模型的传感器采集到实际受到的力或力矩fh不为0，则力或力矩偏差fu也不为0，导纳控制器以力或力矩偏差fu作为输入，输出多组位移值Φ(qd)，并通过最优化求解得到机械臂和运动机构的位移值的最优解，通过机械臂中和AGV中分别安装的位置控制器，控制机械臂和运动机构运动，直到机械臂和运动机构被牵引到期望位置时，停止牵引，fh等于0，力或力矩偏差fu也为0，即导纳控制器的输入为0，机械臂和运动机构停止运动。
拖拽复合机器人时只需要较小的力就能完成机器人的柔性跟随。此外，优化算法给出的解能够使拖拽时，如果机械臂伸展程度小，则机械臂运动幅度大，AGV运动幅度小；反之，如果机械臂已经足够伸展，则拖拽时机械臂运动幅度小，AGV运动幅度大。这种效果更符合人-复合机器人交互的需求。
另外，可以分别设置六个自由度上的导纳控制参数。让各方向上的拖拽有不同的效果。对AGV可以设置不开放某个自由度，对机械臂也可以不开放拖拽(机械臂固定不动)使其在实际应用中更灵活多变。
本申请实施例提供的复合机器人的控制方法，能够通过获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩，根据预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；并根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂和运动机构对应的目标位移值，并分别控制机械臂和运动机构的运动；循环上述步骤直到机械臂和运动机构停止运动，实现了机械臂和运动机构之间的动态耦合，拖拽复合机器人时只需要较小的力就能完成机器人的柔性跟随，并使拖拽效果更复合人机交互的需求。
本申请实施例还提供一种复合机器人按摩技法的实现方法，该方法基于复合机器人机械臂的力传感器的力控功能实现。
机械臂的控制器与按摩平台通信连接；按摩平台中配置有多种按摩技法分别对应的按压参数；按压参数包括力度大小和转换速度；控制器接收按摩平台发送的目标按压参数；根据目标按压参数和力传感器，控制机械臂对被按摩者的按压方式，以实现目标按压参数对应的目标按摩技法。
上述按摩技法至少包括以下之一：指点法、指按法、指推法、肘推法、掌推法和一指禅法。
针对不同的按摩技法，可以将其运动学描述和动力学描述，转化为相应的力控需求描述，根据不同的力控需求设置不同的按压参数，同时还可以设置该技法实现的优先级和实现部位等。
例如，指点法、指按法和肘点法的运动学描述为：在人体表面固定位置，做垂直方向的上下运动；动力学描述为：保持垂直人体表面，包括“按”和“收”两步；“按”：逐渐靠近人体，接触人体表面并输出线性增加的压力/压强(用N或N/cm^2计算)；包括，起始压力，线性增加系数，结束压力；“收”：逐渐远离人体表面，输出线性减小的压力/压强；包括，起始压力，线性减小系数，结束压力；相应的力控需求描述为：(1)保持协作臂位姿保持人体曲面垂直(法向)；(2)实时反馈法向6维力信息；(3)接触人体过程中，实时反馈人体组织柔软度变化；(4)根据起始压力、变化系数和结束压力，及人体柔软度，持续调节协作臂位姿，输出线性变化的力度；安全要求为：确保压力/压强小于人体最大承受能力；可设置该技法的实现优先级为：1级，实现部位为：背部、腰部和臀部。
指推法、肘推法和掌推法的运动学描述为：在人体表面固定路径上，做匀速直线运动；相对人体表面保持一定角度；包括“按”、“推”和“收”三步；动力学描述为：“按”：逐渐靠近人体，接触人体表面并输出线性增加的压力/压强(用N或N/cm^2计算)；包括，起始压力，线性增加系数，结束压力；保持这个压力；“推”：保持向下压力的同时，沿推法路径输出恒定推力(包括起始力，变化系统和目标力)；“收”：逐渐远离人体表面，输出线性减小的压力/压强；包括，起始压力，线性减小系数，结束压力；相应的力控需求描述为：(1)协作臂位姿保持人体表面一定角度；(2)实时反馈法向6维力信息；(3)接触人体过程中，实时反馈人体组织柔软度变化；(4)根据起始压力、变化系数和结束压力，及人体柔软度，持续调节协作臂位姿，输出线性变化的力度；(5)沿推法路径保持恒力(包括起始力，变化系统和目标力)；安全要求为：确保压力/压强小于人体最大承受能力；可设置该技法的实现优先级为：2级，实现部位为：背部、腰部和臀部。
一指禅推法的运动学描述为：在人体表面固定位置，沿垂直方向的轴做往复旋转运动。正向旋转，反向旋转，角度范围120～180度；动力学描述为：保持垂直人体表面，包括“按”、“转”和“收”三步；“按”：逐渐靠近人体，接触人体表面并输出线性增加的压力/压强(用N或N/cm^2计算)；包括，起始压力，线性增加系数，结束压力；保持这个压力；“转”：保持向下压力的同时，沿垂直人体表面的轴旋转，输出线性变化的扭矩，包括起始扭矩，变化系数(增加或减小)和目标扭矩；达到目标扭矩后，保持恒定；“收”：逐渐远离人体表面，输出线性减小的压力/压强；包括，起始压力，线性减小系数，结束压力；相应的力控需求描述为：(1)保持协作臂位姿保持人体曲面垂直(法向)；(2)实时反馈法向6维力信息；(3)接触人体过程中，实时反馈人体组织柔软度变化；(4)根据起始压力、变化系数和结束压力，及人体柔软度，持续调节协作臂位姿，输出线性变化的力度。(5)沿法向轴旋转，输出线性变化的扭矩；安全要求为：确保压力/压强小于人体最大承受能力；可设置该技法的实现优先级为：3级，实现部位为：背部、腰部和臀部。
机械臂的力控功能可以设置六个维度的阻尼力(扭矩)，恒力(扭矩)等，通过改变力控参数即可实现按摩力度的变化。另外，传统按摩中每种技法和每个人偏好的力度也不同，力控参数的实时调整能够让机器人按摩更接近按摩师的手法，安全平面的设计也确保了机器人按摩的安全性。
此外，按摩时机械臂的轨迹实质上由一系列笛卡尔空间中的位姿确定，通过对位姿集合的记录，编辑，复现即可以实现各种功能，因此，可以应用复合机器人的SDK，自由地对多段轨迹调速，拼接，缩放，从而使复杂的按摩技艺能够被简单地复现出来，并且根据不同的按摩对象进行调整。例如，可以实现人工牵引录制轨迹，轨迹速度编辑，力度控制，轨迹的组合和缩放等功能，使用者可以自己录制轨迹并调节力度参数还原复杂的技艺，也可以直接使用预先设计好的轨迹和指按，指推，指扭等技艺。上述SDK部分的开发主要体现在功能设计，可以使用其他协作机器人实现。
本申请实施例提供的复合机器人按摩技法的实现方法，通过在机械臂的控制器中配置有多种按摩技法分别对应的按压参数；由控制器接收按摩平台发送的目标按压参数；根据目标按压参数和力传感器，控制机械臂对被按摩者的按压方式，得以实现目标按压参数对应的目标按摩技法，该方法通过改变力控参数实现按摩力度的变化，能够让机器人按摩更接近按摩师的手法，同时确保了机器人按摩的安全性。
基于上述方法实施例，本申请实施例还提供一种复合机器人的控制装置，参见图3，该装置应用于复合机器人的机械臂中的控制器，机械臂安装于运动机构上；机械臂上安装有力传感器；控制器与运动机构通信连接；该装置包括：
力矩获取模块31，用于在机械臂被牵引运动时，获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩；位移计算模块32，用于根据多个力和力矩、预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；每组位移值均包括机械臂对应的第一位移值和运动机构对应的第二位移值；预设模型包括导纳模型或阻抗模型；目标位移确定模块33，用于根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值；运动控制模块34，用于根据第一目标位移值和第二目标位移值控制所述机械臂和运动机构运动；循环模块35，用于继续执行获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩的步骤，直到机械臂和运动机构停止运动。
本申请实施例提供的复合机器人的控制装置，能够通过获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩，根据预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；并根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂和运动机构对应的目标位移值，并分别控制机械臂和运动机构的运动；循环上述步骤直到机械臂和运动机构停止运动，实现了机械臂和运动机构之间的动态耦合，拖拽复合机器人时只需要较小的力就能完成机器人的柔性跟随，并使拖拽效果更复合人机交互的需求。
上述力传感器包括安装于机械臂的末端的六维传感器，或者，安装于机械臂的各关节处的关节传感器。上述预设模型包括导纳模型；力传感器为六维传感器；多个力和力矩包括：六个自由度分别对应的力或力矩。
上述位移计算模块32还用于，根据六个自由度分别对应的力或力矩和预设期望力矩，确定力矩偏差值；将力矩偏差值输入导纳模型进行求解，得到位移值；根据所述六个自由度分别对应的力或力矩、位移值求逆解，得到多组位移值。
目标位移确定模块33还用于，获取当前运动学参数和力相关参数；根据当前运动学参数和力相关参数确定筛选条件；将多组位移值中满足筛选条件的位移值确定为目标位移值；目标位移值包括机械臂对应的第一目标位移值和运动机构对应的第二目标位移值。
上述机械臂中安装有第一位置控制器；运动机构中安装有第二位置控制器；上述运动控制模块34还用于，根据第一目标位移值向第一位置控制器发送第一控制信号，以使第一位置控制器根据第一控制信号控制机械臂运动；根据第二目标位移值向第二位置控制器发送第二控制信号，以使第二位置控制器根据第二控制信号控制所述运动机构运动。
上述控制器与按摩平台通信连接；按摩平台中配置有多种按摩技法分别对应的按压参数；按压参数包括力度大小和转换速度；上述装置还包括按摩模块：用于接收按摩平台发送的目标按压参数；根据目标按压参数和力传感器，控制机械臂对被按摩者的按压方式，以实现目标按压参数对应的目标按摩技法。
上述按摩技法至少包括以下之一：指点法、指按法、指推法、肘推法、掌推法和一指禅法。
本申请实施例提供的复合机器人的控制装置，其实现原理及产生的技术效果和前述复合机器人的控制方法实施例相同，为简要描述，复合机器人的控制装置的实施例部分未提及之处，可参考前述复合机器人的控制方法实施例中相应内容。
本申请实施例还提供了一种复合机器人的控制系统，参见图4所示，该系统包括复合机器人41和按摩平台42；复合机器人41和按摩平台42通信连接；复合机器人41包括机械臂411和运动机构412；机械臂中安装有控制器4112和力传感器4111，机械臂411安装于运动机构412上；控制器4112与运动机构412通信连接；控制器4112用于执行上述方法的步骤，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例提供的复合机器人的控制系统，能够通过获取当前运动下力传感器采集的多个力和力矩，根据预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；并根据多组位移值进行最优化求解，得到机械臂和运动机构对应的目标位移值，并分别控制机械臂和运动机构的运动；循环上述步骤直到机械臂和运动机构停止运动，实现了机械臂和运动机构之间的动态耦合，拖拽复合机器人时只需要较小的力就能完成机器人的柔性跟随，并使拖拽效果更复合人机交互的需求，并且，上述按摩平台上设置有人机交互界面，通过人机交互界面可以设置按摩参数，控制系统通过改变力控参数实现按摩力度的变化，能够让机器人按摩更接近按摩师的手法，同时确保了机器人按摩的安全性。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，该计算机可执行指令促使处理器实现上述方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例所提供的方法、装置和系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本申请的范围。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例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-Only Memory)、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。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种复合机器人的控制方法，所述方法应用于复合机器人的机械臂中的控制器，所述机械臂安装于运动机构上；所述机械臂上安装有力传感器；所述控制器与所述运动机构通信连接；所述方法包括：
在所述机械臂被牵引运动时，获取当前运动下所述力传感器采集的多个力和力矩；
根据所述多个力和力矩、预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；每组位移值均包括所述机械臂对应的第一位移值和所述运动机构对应的第二位移值；所述预设模型包括导纳模型或阻抗模型；
根据所述多组位移值进行最优化求解，得到所述机械臂对应的第一目标位移值和所述运动机构对应的第二目标位移值；
根据所述第一目标位移值和所述第二目标位移值控制所述机械臂和所述运动机构运动；
继续执行所述获取当前运动下所述力传感器采集的多个力和力矩的步骤，直到所述机械臂和所述运动机构停止运动；
根据所述多组位移值进行最优化求解，得到所述机械臂对应的第一目标位移值和所述运动机构对应的第二目标位移值的步骤，包括：
获取当前运动学参数和力相关参数；
根据所述当前运动学参数和力相关参数确定筛选条件；
将多组位移值中满足所述筛选条件的位移值确定为目标位移值；所述目标位移值包括所述机械臂对应的第一目标位移值和所述运动机构对应的第二目标位移值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述力传感器包括安装于所述机械臂的末端的六维传感器，或者，安装于所述机械臂的各关节处的关节传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设模型包括导纳模型；所述力传感器为六维传感器；所述多个力和力矩包括：六个自由度分别对应的力或力矩；
根据所述多个力矩、预设期望力矩和预设模型进行计算，得到多组位移值的步骤，包括：
根据所述六个自由度分别对应的力或力矩和预设期望力矩，确定力矩偏差值；
将所述力矩偏差值输入所述导纳模型进行求解，得到位移值；
根据所述六个自由度分别对应的力或力矩、所述位移值求逆解，得到多组位移值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械臂中安装有第一位置控制器；所述运动机构中安装有第二位置控制器；根据所述第一目标位移值控制所述机械臂运动，根据所述第二目标位移值控制所述运动机构运动的步骤，包括：
根据所述第一目标位移值向所述第一位置控制器发送第一控制信号，以使所述第一位置控制器根据所述第一控制信号控制所述机械臂运动；
根据所述第二目标位移值向所述第二位置控制器发送第二控制信号，以使所述第二位置控制器根据所述第二控制信号控制所述运动机构运动。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器与按摩平台通信连接；所述按摩平台中配置有多种按摩技法分别对应的按压参数；所述按压参数包括力度大小和转换速度；所述方法还包括：
接收所述按摩平台发送的目标按压参数；
根据所述目标按压参数和所述力传感器，控制所述机械臂对被按摩者的按压方式，以实现所述目标按压参数对应的目标按摩技法。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述按摩技法至少包括以下之一：指点法、指按法、指推法、肘推法、掌推法和一指禅法。
7.一种复合机器人的控制装置，所述装置应用于复合机器人的机械臂中的控制器，所述机械臂安装于运动机构上；所述机械臂上安装有力传感器；所述控制器与所述运动机构通信连接；所述装置包括：
力矩获取模块，用于在所述机械臂被牵引运动时，获取当前运动下所述力传感器采集的多个力和力矩；
位移计算模块，用于根据所述多个力和力矩、预设期望的力和力矩、及预设模型进行计算，得到多组位移值；每组位移值均包括所述机械臂对应的第一位移值和所述运动机构对应的第二位移值；所述预设模型包括导纳模型或阻抗模型；
目标位移确定模块，用于根据所述多组位移值进行最优化求解，得到所述机械臂对应的第一目标位移值和所述运动机构对应的第二目标位移值；
运动控制模块，用于根据所述第一目标位移值和所述第二目标位移值控制所述机械臂和所述运动机构运动；
循环模块，用于继续执行所述获取当前运动下所述力传感器采集的多个力和力矩的步骤，直到所述机械臂和所述运动机构停止运动；
所述目标位移确定模块，还用于获取当前运动学参数和力相关参数；根据所述当前运动学参数和力相关参数确定筛选条件；将多组位移值中满足所述筛选条件的位移值确定为目标位移值；所述目标位移值包括所述机械臂对应的第一目标位移值和所述运动机构对应的第二目标位移值。
8.一种复合机器人的控制系统，所述系统包括复合机器人和按摩平台；所述复合机器人和所述按摩平台通信连接；所述复合机器人包括机械臂和运动机构；所述机械臂中安装有控制器和力传感器，所述机械臂安装于所述运动机构上；所述控制器与所述运动机构通信连接；所述控制器用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至6任一项所述的方法。
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