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申请/专利权人：苏州镒升机器人科技有限公司

摘要：本发明公开了一种基于力觉和触觉反馈的机器人手臂控制系统及方法，机器人技术领域，感知模块，所述感知模块包括传感器单元和数据采集单元，所述传感器单元用于获取得到所述机器人手臂的力觉触觉的反馈信息，所述数据采集单元用于获取得到机器人手臂周围的环境信息；控制模块，所述控制模块用于规划机器人手臂的运动轨迹，反馈模块；故障诊断模块；通过计算实际初始和期望初始之间的差异，来得到误差的具体数值，然后再设置一个误差的阈值，当误差超过阈值时来对机器人手臂的参数进行调整，通过根据机器人手臂的反应时间为时间步长，在每个控制周期重复迭代来根据反馈信息对机器人手臂的运行参数进行调整，便于实现对机器人手臂的精准控制。

主权项：1.一种基于力觉和触觉反馈的机器人手臂控制系统，其特征在于，包括：感知模块，所述感知模块包括传感器单元和数据采集单元，所述传感器单元用于获取得到所述机器人手臂的力觉触觉的反馈信息，所述数据采集单元用于获取得到机器人手臂周围的环境信息；控制模块，所述控制模块用于规划机器人手臂的运动轨迹，反馈模块，所述反馈模块用于根据所述感知模块的数据来实时调整所述机器人手臂的运动轨迹；所述反馈模块的具体工作方式如下：所述反馈模块包括判断单元和调节单元，所述判断单元用于判断所述机器人手臂在运行中是否需要进行校准；事先设定所述机器人手臂的期望接触状态值；获取得到所述机器人手臂的当前接触状态值；判断期望接触状态值和当前接触状态值是否相同，如果是，则标记机器人手臂运行正常，如果否，则生成控制信号并传输至所述调节单元；所述调节单元生成校正后的反馈信息并传输至所述控制模块对机器人手臂的规划路径进行校正；故障诊断模块，所述故障诊断模块用于确保机器人手臂的操作安全，并提供系统状态的实时监控和故障诊断；所述控制模块的具体工作方式如下，具体为：所述控制模块包括控制台，以所述控制台为原点，以机器人手臂横向移动的方向为X轴，以机器人手臂纵向移动的方向为Y轴，以机器人手臂上下移动的方向为Z轴，建立三维坐标系；获取得到所述机器人手臂当前的坐标（，，）；获取得到所述机器人手臂的目标位置坐标（，，）和目标时间T；根据所述机器人手臂当前的坐标（，，）和目标位置坐标（，，）获取得到直线路径坐标；获取得到所述机器人手臂所在空间内的所有障碍物中心点坐标（，，），并且判断直线路径坐标和障碍物坐标之间是否存在重合；如果否，则将直线路径坐标设定为移动路径，计算获取得到所述机器人手臂当前的坐标（，，）和目标位置坐标（，，）之间的直线距离d，根据，获取得到所述机器人手臂的运动速度V；如果是，则根据障碍物的坐标计算获取得到避开障碍后的路径坐标；避开障碍后的路径坐标的具体计算方式如下：事先设定一个半径r；将直线路径坐标以10cm的距离设定中间节点，生成直线路径坐标中每个节点的坐标（，，）；判断每个中心点的坐标是否和任何障碍物发生重叠；具体判断是否大于，如果是，则说明该中心点为安全节点，如果否，则判断该中心点为故障节点；移除直线路径坐标上的故障节点，通过安全节点生成避障后的运动路径坐标；所述调节单元的具体工作方式如下：获取得到所述机器人手臂的实际移动速度，将实际移动速度和所述机器人手臂的期望运动速度V进行差值计算，获取得到所述机器人手臂的速度误差；根据公式计算获取得到调整值U，其中是比例增益、是积分增益、是微分增益、是误差的积分，是误差的变化率；根据手臂的实际移动速度再加上调整值U后获取得到调整后的速度参数；然后根据机器人手臂期望路径坐标点集合，并标记为P；根据公式，计算获取得到所述调整后机器人手臂的路径坐标点集合，其中为时间步长；将调整后的和传输至所述控制模块，在所述控制模块执行后再次判断机器人手臂的期望接触状态值和当前接触状态值是否相同，如果相同则结束调整，如果不相同则重复上述步骤再次进行调整，直至机器人手臂的期望接触状态值和当前接触状态值相同；所述反馈模块还包括微调单元，所述微调单元用于对所述机器人手臂进行二次调整，具体如下：将调节单元完成一次完整的调整标记为一次迭代，事先设定一个迭代次数的阈值，当调节单元的迭代次数到达阈值后，将信号传输至所述微调单元；所述微调单元根据所述数据采集单元获取得到工件位置和实际工件位置的距离差值J；根据公式，计算获取得到调节的补偿量H；调节的补偿量H传输至所述控制模块，通过控制模块来对所述机器人手臂的运行路径进行调整；所述反馈模块还包括适应单元，所述适应单元用于在调整时结合机器人手臂所在空间的环境信息进行对应的调节，具体为：获取得到所述环境的风速；获取得到所述环境的温度值；获取得到所述环境的湿度值；获取得到所述机器人手臂当前时间段前的总工作时间；获取得到所述机器人手臂当前时间段前的总维护值；根据公式计算获取得到所述机器人手臂的环境适应值，其中、、、和，为预设的比例系数；将环境适应值代入所述反馈模块中，再计算所述机器人手臂的参数时加上环境适应值；所述适应单元还用于在结合所述感知模块中传感器在使用时的误差来进行对应的调节，具体为：获取得到所述感知模块中传感器的总工作时间和理论工作时间的比值；获取得到所述传感器的工作噪声，并标记为M；根据公式计算获取得到所述机器人手臂的传感器适应值，其中为预设的比例系数；将传感器适应值代入所述反馈模块中，再计算所述机器人手臂的参数时加上传感器适应值。

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