CN114454158B - 一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法和仿生机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法和仿生机器人，本发明的控制方法是基于传统的导纳控制的一种改进方法，增设仿生手指的虚拟位置，并将预设的按摩力模拟作用在虚拟单元上，防止仿生机器人运动时对人体造成冲击，从而使控制方法更具柔顺性；而且还可以控制仿生手指实现揉法、擦法、捏法、拿法和压法的多手法按摩；本发明进一步提供了一种仿生机器人，采用驱动电机外置加腱绳传动的形式，合理优化了仿生手指指节尺寸，又能输出较大的指节力矩，而且在仿生手指内部设计了一种新的腱绳路径，使得仿生手指各个指节可以独立运动，互不干扰，降低了运动耦合度。

Description

一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法和仿生机器人

技术领域

本发明涉及医疗康复技术领域，尤其是指一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法和仿生机器人。

背景技术

我国逐渐进入老龄化社会，老年人比例逐年增高。老年人脑卒中发病率高，大多数脑卒中患者存在上肢功能障碍，严重影响生活质量。研究表明，对于中风偏瘫等上肢运动功能障碍患者，主动康复训练与被动康复按摩有助于促进神经系统的功能重组、代偿和再生，恢复中枢神经对肢体运动的支配与控制，增强肌肉力量，提高患者上肢运动能力，并有效预防肌肉萎缩。中医推拿按摩机器人已经受到越来越多国家的重视，包括日本、美国在内的许多国家，凭借其机器人研究方面的技术优势进行了大量按摩机器人的研究。然而传统的仿生手指在实现按摩的控制方法上存在以下问题：传统的导纳控制包含一个真实单元，真实单元即为仿生手指的运动单元，为了达到所需的预设按摩力，常用的方法是先预设一个第一平衡位置，然后仿生手指依照控制端的指令运动，当仿生手指达到第一平衡位置时，检测仿生手指与人体的接触力，并将其与预设按摩力对比，重新设定第二平衡位置，例如当检测到仿生手指的接触力小于预设按摩力时，控制端会控制仿生手指沿某一方向移动到达第二平衡位置，这就导致一个缺点：当重新设定第二平衡位置时，与人体接触的仿生手指此时并未移动，相当于导纳控制方法中模拟的弹簧突然被压缩或被拉长，导致模拟的弹簧弹力突变，促使仿生手指骤发加速运动，导致仿生手指对人体产生冲击，这显然对仿生手指的机械性能和仿生手指对人体的按摩舒适度都会产生不利的影响。

因此，有必要提供一种可以提高控制柔顺性的基于导纳控制的仿生机器人的控制方法和仿生机器人。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的仿生手指的控制方法不柔顺的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法和仿生机器人。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其技术方案是：

一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，导纳控制器包括真实单元，所述真实单元为仿生手指运动单元，所述导纳控制器还包括虚拟单元，所述虚拟单元通过弹簧和阻尼单元与所述真实单元连接，所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤S10：仿生手指运动至刚好接触人体，依据预设按摩力计算获得虚拟单元在当前时刻的加速度；

步骤S20：虚拟单元压缩弹簧运动一个预设时间段：虚拟单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据预设按摩力、弹簧弹力和阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；真实单元受弹簧弹力，依据弹簧弹力、阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；

步骤S30：虚拟单元继续压缩弹簧运动一个预设时间段：虚拟单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据预设按摩力、弹簧弹力和阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；真实单元受弹簧弹力运动一个预设时间段，传感器采集仿生手指与人体的接触力，真实单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据弹簧弹力、阻尼单元的力和接触力计算获得当前时刻的加速度；

步骤S40：步骤S30循环往复，依据真实单元在相邻时间段运动的位移计算获得真实单元的位置修正量，并将位置修正量发送给位置控制器，位置控制器命令仿生手指依据真实单元的速度运动相应位移。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S40还通过传感器采集卡不断采集仿生手指在人体上的真实速度与真实位置，并不断得到新的位置修正量发送给位置控制器，进而不断纠正仿生手指的位置。

在本发明的一个实施例中，所述S40步骤循环往复，当传感器采集所得接触力与预设按摩力相等后，仿生手指达到力平衡并停止纵向运动。

在本发明的一个实施例中，所述仿生手指在纵向达到力平衡后，传感器采集获得当前时刻仿生手指与人体的接触力，并依据虚拟单元与真实单元的速度的比对结果自适应改变所述阻尼单元的阻尼系数的值，以获得更好的力保持效果。

在本发明的一个实施例中，所述仿生手指恒定施加所述预设按摩力于人体上并作圆周运动，实现揉法按摩。

在本发明的一个实施例中，所述仿生手指恒定以所述预设按摩力顺应人体皮肤表面横向往复摩擦，实现擦法按摩。

在本发明的一个实施例中，所述仿生手指恒定施加所述预设按摩力于人体并保持一段时间后收回，实现捏法或拿法或压法的按摩，所述捏法、拿法和压法的区别在于所述仿生手指接触人体所用的指节不同。

在本发明的一个实施例中，将所述仿生手指初接触人体时的位置记为初始位置，达到力平衡的位置记为末端位置，依据初始位置与末端位置获得按摩刚度，依据所述按摩刚度获得并调节所述仿生手指运动速度。

在本发明的一个实施例中，依据预设按摩频率获得仿生手指的最大运动速度，当依据所述按摩刚度获得的运动速度大于所述最大运动速度时，所述仿生手指以最大运动速度运行。

为实现上述目的，本发明进一步提供了一种仿生机器人，其技术方案是：

一种仿生机器人，应用于所述基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，所述仿生机器人包括：

仿生手指运动单元，所述仿生手指运动单元包括仿生手指、手指基座和扭簧，多个所述仿生手指对称设置，所述仿生手指包括远指节，中指节和近指节，所述远指节、中指节和近指节之间相互铰接且均设置有所述扭簧，所述近指节铰接于所述手指基座；所述远指节上设置有三维力传感器和角度传感器，所述中指节和近指节上均设置有角度传感器和薄膜传感器；

电机驱动组件，所述电机驱动组件包括减速步进电机、电机盒、同步轮和腱绳，多个所述减速步进电机设置于电机盒内，两个所述电机盒对称设置，所述同步轮连接所述减速步进电机输出端，所述腱绳一端绕设于所述同步轮上，另一端绕设于所述远指节或中指节或近指节上，所述腱绳外套设有软管，所述软管外套设有用于减少所述腱绳拉动时产生的摩擦的铜套。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法和仿生机器人：

1.本发明的基于导纳控制的仿生机器人的控制方法：增设仿生手指的虚拟位置，将预设的按摩力模拟作用在虚拟单元上，防止仿生机器人运动时对人体造成冲击，从而使控制方法更具柔顺性，而且还可以控制仿生手指实现揉法、擦法、捏法、拿法和压法的多手法按摩。

2.本发明的一种仿生机器人，合理优化了仿生手指指节尺寸，又能输出较大的指节力矩，而且在仿生手指内部设计了一种新的腱绳路径，使得仿生手指各个指节可以独立运动，互不干扰，降低了运动耦合度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是传统导纳控制的原理图；

图2是本发明的控制方法的原理图；

图3是本发明的控制流程图；

图4是本发明的控制方法与传统控制方法的对比仿真结果示意图；

图5是本发明的控制方法的揉法、擦法实施流程图；

图6是本发明的控制方法的捏法、拿法和压法的实施流程图；

图7是本发明的仿生机器人的结构示意图；

图8是本发明的仿生手指运动单元的结构示意图；

图9是本发明的电机驱动组件的结构示意图；

图10是本发明的仿生手指的剖视图；

图11是本发明的固定盘的结构示意图。

说明书附图标记说明：1、仿生手指运动单元；2、六轴机械臂；3、电机驱动组件；4、连接件；5、固定盘；11、仿生手指；12、手指基座；13、三维力传感器；14、角度传感器；15、薄膜压力传感器；16、扭簧；17、垫片；31、减速步进电机；32、同步轮；33、电机盒；34、腱绳；35、软管；51、铜套；111、远指节；112、中指节；113、近指节。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图2至图3所示，本发明的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，导纳控制器包括真实单元，真实单元为仿生手指运动单元，导纳控制器还包括虚拟单元，虚拟单元通过弹簧和阻尼单元与真实单元连接，控制方法具体包括以下步骤：

步骤S10：仿生手指运动至刚好接触人体，依据预设按摩力计算获得虚拟单元在当前时刻的加速度；

步骤S20：虚拟单元压缩弹簧运动一个预设时间段：虚拟单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据预设按摩力、弹簧弹力和阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；真实单元受弹簧弹力，依据弹簧弹力、阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；

步骤S30：虚拟单元继续压缩弹簧运动一个预设时间段：虚拟单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据预设按摩力、弹簧弹力和阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；真实单元受弹簧弹力运动一个预设时间段，传感器采集仿生手指与人体的接触力，真实单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据弹簧弹力、阻尼单元的力和接触力计算获得当前时刻的加速度；

步骤S40：步骤S30循环往复，依据真实单元在相邻时间段运动的位移计算获得真实单元的位置修正量，并将位置修正量发送给位置控制器，位置控制器命令仿生手指依据真实单元的速度运动相应位移。

具体的，仿生手指刚好接触人体时，虚拟单元的加速度利用如下公式计算得到：

式中，代表虚拟单元的加速度，f_d代表预设按摩力。

具体的，虚拟单元压缩弹簧运动经过一个预设时间段后，其速度、位移和加速度利用如下公式计算得到：

式中，Δt代表预设时间段，分别代表预设时间段之前的速度和位移，分别代表预设时间段之后的速度和位移，/>代表预设时间段之后的加速度，f_d代表预设按摩力，K代表弹簧弹性系数，B代表阻尼系数，L代表弹簧原长量。

具体的，真实单元受弹簧弹力运动经过一个预设时间段后，其速度、位移和加速度利用如下公式计算得到：

式中，Δt代表预设时间段，分别代表预设时间段之前的速度和位移，分别代表预设时间段之后的速度和位移，/>代表预设时间段之后的加速度，f_ext代表接触力，K代表弹簧弹性系数，B代表阻尼系数，L代表弹簧原长量。

具体的，位置修正量利用如下公式计算得到：

式中，ΔX_f代表位置修正量，代表真实单元前一预设时间段的位移，/>代表真实单元后一预设时间段的位移。

具体的，仿生手指在运动过程中还通过传感器采集卡不断采集仿生手指在人体上的真实位置和真实速度，并不断得到新的位置修正量发送给位置控制器，进而不断纠正仿生手指的位置。

具体的，仿生手指的真实位置利用如下公式计算得到：

根据正运动学：

式中，X代表仿生手指真实位置,θ₀，θ₁，θ₂分别代表近指节、中指节、远指节的角度，其值由角度传感器(磁编码器)采集获得，磁编码器输出模拟量(电压)，故需模拟量采集卡采集其电压，并使用以下公式算出对应角度：

式中，θ_i代表解算后的指节角度，v_i代表模拟量采集值，v₀代表指节完全展开时的初始值(常量)。

具体的，仿生手指的真实速度利用如下公式计算得到：

由雅可比矩阵可得：

指节角速度与对应减速步进电机角速度成正比，故

式中，代表仿生手指真实速度，/>代表指节角速度，k_i代表对应系数(常量)，ω_i代表对应减速步进电机角速度(减速步进电机角速度可由电机控制卡反馈得到)。

具体的，当传感器采集所得接触力与预设按摩力相等后，仿生手指在纵向达到力平衡，且当仿生手指在纵向达到力平衡后，传感器采集获得当前时刻仿生手指与人体的接触力，并依据虚拟单元与真实单元的速度的比对结果自适应改变阻尼单元的阻尼系数的值，以获得更好的力保持效果。

具体的，阻尼系数的自适应方法如下：

当虚拟单元速度大于真实单元的速度时：

B＝f(x)＝b(e^ax-1)

当虚拟单元速度大于真实单元的速度时：

B＝f(x)＝-b₁(e^ax-1)

式中，B代表阻尼系数，b代表设定的初始阻尼值，b₁代表设定的允许增加的最大值，f_d代表预设按摩力,f_ext代表接触力。

仿生手指恒定施加预设按摩力于人体上并作圆周运动，实现揉法按摩，仿生手指恒定以所述预设按摩力顺应人体皮肤表面往复摩擦，实现擦法按摩。

具体的，参照图5所示，仿生手指按摩手法中揉法和擦法的实现流程：

预设定期望的按摩手法如擦法、所需按摩力、按摩次数或时长，控制端进行位置控制，令仿生机器人的仿生手指靠近人体上肢部位，控制端判断仿生手指是否与上肢接触，若未接触，继续进行位置控制，若接触，则进行接触力控制；控制端判断仿生手指接触力是否达到预设定的按摩力，若未达到，继续进行接触力控制，若达到，则控制端对仿生手指在纵向进行力控制以实现力保持，同时对其进行位置控制，使仿生手指恒定以预设按摩力沿着人体皮肤表面定点或往复摩擦，实现人体的揉法或擦法按摩，若达到预设定的按摩次数或时间，则此次按摩过程结束。

参照图4所示，实时揉、擦法的时候，由于体表有高低起伏，设定人体表面未受力(即未被压缩时)的环境位置，模仿体表的高低起伏，图中实线(方法一)为传统导纳控制方法，图中虚线(方法二)是本发明的控制方法，可以看出，传统导纳控制方法面对环境位置频繁变化时，接触力容易振荡，预设按摩力设定为10N时，最大误差接近0.75N，达到7.5％的误差，本发明的控制方法虽然也有振荡，但是最大误差不超过0.09N，误差不到0.9％。

具体的，环境位置的预设利用如下公式：

X_e＝sin(t)/40

式中，X_e代表环境位置。

参照图6所示，仿生手指恒定施加所述预设按摩力于人体并保持一段时间后收回，实现捏法或拿法或压法的按摩，捏法、拿法和压法的区别在于仿生手指接触人体所用的指节不同。

具体的，仿生手指按摩手法中捏法、拿法和压法的实现流程：

预设定期望的按摩手法如捏法、所需按摩力、按摩次数或时长，控制端进行位置控制，令仿生机器人的仿生手指靠近人体手臂，控制端判断仿生手指是否与上肢接触，若未接触，继续进行位置控制，若接触，则进行接触力力控制；控制端判断仿生手指接触力是否达到预设定的按摩力，若未达到，继续进行接触力控制，若达到，则仿生手指不再运动，在该部位保持一段时间后缓慢收力，循环往复多次后，仿生手指收回并移动到人体另一处，控制端重新对仿生手指进行位置控制，令其靠近人体手臂后重复上述操作进行人体不同部位按摩，实现人体的捏法或拿法或压法按摩，若达到预设定的按摩次数或时间，则此次按摩过程结束。

具体的，将仿生手指初接触人体时的位置记为初始位置，达到力平衡的位置记为末端位置，依据初始位置与末端位置获得按摩刚度，依据按摩刚度获得仿生手指运动速度，依据预设按摩频率获得仿生手指的最大运动速度，当依据按摩刚度获得的运动速度大于最大运动速度时，仿生手指以最大运动速度运行。

具体的，按摩刚度利用如下公式计算得到：

K_e＝f_d/(X_end-X_start)

式中，K_e代表按摩刚度，f_d代表预设按摩力，X_start代表初始位置，X_end代表末端位置。

参照图7至图11所示，本发明的一种仿生机器人的一实施例，应用于基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，仿生机器人包括：

仿生手指运动单元1，其是仿生机器人的执行终端，与人体上肢直接接触，实现揉法、擦法、捏法、拿法和压法的多手法按摩，仿生手指运动单元1包括四个仿生手指11和一个手指基座12和用于指节复位的扭簧16，四个仿生手指11对称布置，便于实现在捏法和拿法中按摩力的对称输出；仿生手指11包括远指节111，中指节112和近指节113，远指节111、中指节112和近指节113之间相互铰接，近指节113铰接于手指基座12，且其连接处均放置有扭簧16，远指节111，中指节112和近指节113的旋转范围均为0-60°且均具有三自由度，便于适配不同尺寸的上肢，远指节111上设置有三维力传感器13和角度传感器14，中指节112和近指节113上均设置有角度传感器14和薄膜压力传感器15，此外，远指节111，中指节112和近指节113与人体上肢的接触平面上还设置有硅胶垫片17，硅胶垫片17可均匀分散仿生手指11与上肢接触时产生的弹力。

六轴机械臂2，六轴机械臂2有效负载为3Kg且有效工作半径为500mm，六轴机械臂2通过连接件4连接仿生手指运动单元1，六轴机械臂2用于带动仿生手指11在人体上肢移动位置，配合仿生手指11的运动实现按摩。

电机驱动组件3，电机驱动组件3包括十二个减速步进电机31，两个电机盒33，十二同步轮32和十二条腱绳34，每六个减速步进电机31设置于一个电机盒33内，两个电机盒33对称设置，减速步进电机31对应远指节111、中指节112和近指节113设置有三种规格且三种减速步进电机31的额定扭矩相应逐步增大；十二个同步轮32对应连接减速步进电机31输出端；传动腱绳34为纤维编织线，具有抗拉强度高、耐磨、截面积小、伸长率低、易弯折等优点，腱绳34一端绕设于同步轮32上，另一端经过手指基座12内部，绕设于仿生手指11的指节上，每个指节配备一根腱绳34，靠减速步进电机31拉动腱绳34来驱动各指节旋转，减速步进电机31与腱绳34只能提供拉力，即减速步进电机31只能使各指节夹角变小，即只能使手指收缩，各指节只能通过扭簧16使其展开复位；此外，每根腱绳34外均套设有软管35，软管35两端分别通过固定盘5设置在手指基座12和电机盒33上，软管35外均套设有铜套51，铜套51用于减少腱绳34拉动时产生的摩擦。

控制组件，控制组件包括上位机，电机运动控制卡和传感器采集卡，电机控制卡可同时控制十二轴步进电机，通信协议为PCI总线协议；同时通过传感器采集卡采集三维力传感器13，角度传感器14和薄膜传感器15的信号，传感器采集卡可同时采集32路模拟量信号，采样率为500KS/s，与上位机之间的通信协议为USB 2.0HIGH SPEED总线协议，通信速率最高480Mbps；上位机通过所述电机控制卡控制减速步进电机31运动，同时通过传感器采集卡采集各个传感器的信号，基于力位混合控制实现对患者上肢的按摩。

具体的，薄膜压力传感器15放置在硅胶垫片17与中指节112、近指节113之间，用于检测中指节112、近指节113与上肢接触的法向力；三维力传感器13的材料为铝合金，牌号为2A12，放置在远指节111内，通过螺钉固定，能够检测远指节111与上肢接触时X轴、Y轴与Z轴三个方向上的分力；角度传感器14由径向充磁的圆柱形磁铁与包含检测芯片的pcb板组成，采用过盈配合的方法嵌在中指节112、近指节113与手指基座12上，圆柱形磁铁采用过盈配合的方法固定在远指节111、中指节112与近指节113上，当指节相对指节或者手指基座12转动时，磁铁也随之相对检测芯片转动，芯片传回相对角度值并记录。

仿生手指11的工作流程为：在上位机输入期望的按摩手法、按摩力、按摩次数或时长，上位机对六轴机械臂2进行位置控制，电机驱动组件3驱动六轴机械臂2带动仿生手指运动单元1靠近人体上肢，然后上位机通过电机控制卡命令减速步进电机31运动，通过传感器采集卡实时采集各个传感器的信息，将三维力传感器13与薄膜压力传感器15的返回值与系统预设的接触力比较，判断仿生手指11是否与人体上肢接触，若未接触，继续进行位置控制，若接触，记录角度传感器14的返回值，继而进行力控制，上位机继续命令减速步进电机31运动，通过缓慢调整仿生手指11角度达到控制输出力大小的目的，同时将三维力传感器13与薄膜压力传感器15的返回值与设定的按摩力比较，判断是否达到设定的按摩力，若未达到，继续力控制直至按摩力达到预设按摩力为止，按摩结束后，收回手指直至三维力传感器13与薄膜压力传感器15的返回值归零，然后开启下次按摩过程的位置控制，循环往复。

具体的，揉法的实现：以远指节111指尖接触人体，只需远指节111的三维力传感器13达到预设按摩力，仿生手指11则以恒定的按摩力轻柔缓和地带动皮肤反复旋转，使皮下组织产生内摩擦，实现揉法按摩。

具体的，擦法的实现：以远指节111、中指节112和近指节113均接触人体，只需远指节111的三维力传感器13达到预设按摩力，仿生手指11则以恒定的按摩力顺应体表高低起伏进行往返摩擦，使热量渗透进患处，实现擦法按摩。

具体的，捏法的实现：捏法作用范围较小，初始时以远指节111指尖接触人体，远指节111的三维力传感器13达到预设按摩力，通过远指节111指尖对接触部位定点挤压和提捏，然后仿生手指11收回并移动到下一部位重复上述操作，实现捏法按摩。

具体的，拿法的实现：拿法作用范围较大，初始时以远指节111、中指节112和近指节113均接触人体，远指节111的三维力传感器13和中指节112的薄膜压力传感器15均需达到预设按摩力，通过远指节111和中指节112对接触部位定点提拿，然后仿生手指11收回并移动到下一部位重复上述操作，实现拿法按摩。

具体的，压法的实现：初始时以远指节111接触人体，只需远指节111的三维力传感器13达到预设按摩力，以远指节111指尖对接触部位施加一股垂直皮肤向下的由轻到重的力，再缓慢收力，循环往复，然后仿生手指11收回并移动到下一部位重复上述操作，实现压法按摩。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，导纳控制器包括真实单元，所述真实单元为仿生手指运动单元，其特征在于，所述导纳控制器还包括虚拟单元，所述虚拟单元通过弹簧和阻尼单元与所述真实单元连接，所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤S10：仿生手指运动至刚好接触人体，依据预设按摩力计算获得虚拟单元在当前时刻的加速度；

步骤S20：虚拟单元压缩弹簧运动一个预设时间段：虚拟单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据预设按摩力、弹簧弹力和阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；真实单元受弹簧弹力，依据弹簧弹力、阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；

步骤S30：虚拟单元继续压缩弹簧运动一个预设时间段：虚拟单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据预设按摩力、弹簧弹力和阻尼单元的力计算获得其在当前时刻的加速度；真实单元受弹簧弹力运动一个预设时间段，传感器采集仿生手指与人体的接触力，真实单元依据前一时刻的加速度计算获得其在当前时刻的速度和位移，并依据弹簧弹力、阻尼单元的力和接触力计算获得当前时刻的加速度；

步骤S40：步骤S30循环往复，依据真实单元在相邻时间段运动的位移计算获得真实单元的位置修正量，并将位置修正量发送给位置控制器，位置控制器命令仿生手指依据真实单元的速度运动相应位移。

2.根据权利要求1所述的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，所述步骤S40还通过传感器采集卡不断采集仿生手指在人体上的真实速度与真实位置，并不断得到新的位置修正量发送给位置控制器，进而不断纠正仿生手指的位置。

3.根据权利要求2所述的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，所述S40步骤循环往复，当传感器采集所得接触力与预设按摩力相等后，仿生手指达到力平衡并停止纵向运动。

4.根据权利要求3所述的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，所述仿生手指在纵向达到力平衡后，传感器采集获得当前时刻仿生手指与人体的接触力，并依据虚拟单元与真实单元的速度的比对结果自适应改变所述阻尼单元的阻尼系数的值，以获得更好的力保持效果。

5.根据权利要求4所述的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，所述仿生手指恒定施加所述预设按摩力于人体上并作圆周运动，实现揉法按摩。

6.根据权利要求4所述的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，所述仿生手指恒定以所述预设按摩力顺应人体皮肤表面往复摩擦，实现擦法按摩。

7.根据权利要求4所述的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，所述仿生手指恒定施加所述预设按摩力于人体并保持一段时间后收回，实现捏法或拿法或压法的按摩，所述捏法、拿法和压法的区别在于所述仿生手指接触人体所用的指节不同。

8.根据权利要求7所述的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，将所述仿生手指初接触人体时的位置记为初始位置，达到力平衡的位置记为末端位置，依据初始位置与末端位置获得按摩刚度，依据所述按摩刚度获得并调节所述仿生手指运动速度。

9.根据权利要求8所述的一种基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，依据预设按摩频率计算获得仿生手指的最大运动速度，当依据所述按摩刚度获得的运动速度大于所述最大运动速度时，所述仿生手指以最大运动速度运行。

10.一种仿生机器人，应用于权利要求1-9任一项所述的基于导纳控制的仿生机器人的控制方法，其特征在于，所述仿生机器人包括：

仿生手指运动单元，所述仿生手指运动单元包括仿生手指、手指基座和扭簧，多个所述仿生手指对称设置，所述仿生手指包括远指节、中指节和近指节，所述远指节、中指节和近指节之间相互铰接且均设置有所述扭簧，所述近指节铰接于所述手指基座；所述远指节上设置有三维力传感器和角度传感器，所述中指节和近指节上均设置有角度传感器和薄膜传感器；

电机驱动组件，所述电机驱动组件包括减速步进电机、电机盒、同步轮和腱绳，多个所述减速步进电机设置于电机盒内，两个所述电机盒对称设置，所述同步轮连接所述减速步进电机输出端，所述腱绳一端绕设于所述同步轮上，另一端绕设于所述远指节或中指节或近指节上，所述腱绳外套设有软管，所述软管外套设有用于减少所述腱绳拉动时产生的摩擦的铜套。