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申请/专利权人：昆明理工大学

摘要：本发明公开了一种基于一阶低通滤波的遥操作主手外力估计方法，包括以下步骤：根据欧拉‑拉格朗日方法建立n自由度遥操作主手动力学模型；依据所述遥操作主手动力学模型，获得不显含加速度信号形式的动力学模型；依据不显含加速度信号形式的动力学模型，获得不使用加速度信号的动力学模型；依据所述不使用加速度信号的动力学模型，设计遥操作主手外力估计器。本发明解决了遥操作主手无力矩传感器的外力估计问题，仅通过滤波操作即可实现快速、精确的外力估计，方法简单、无需求逆并且仅有一个参数需要整定，提高了该方法在实际应用中的可行性和便利性。

主权项：1.一种基于一阶低通滤波的遥操作主手外力估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，根据欧拉-拉格朗日方法建立n自由度遥操作主手动力学模型；步骤S2，依据所述遥操作主手动力学模型，获得不显含加速度信号形式的动力学模型；步骤S3，依据不显含加速度信号形式的动力学模型，获得不使用加速度信号的动力学模型；步骤S4，依据所述不使用加速度信号的动力学模型，设计遥操作主手外力估计器；所述遥操作主手的动力学模型为： 其中，分别为遥操作主手的关节位置、速度和加速度向量；代表遥操作主手控制器的控制扭矩向量，为操作人员推动遥操作主手的操作扭矩向量；表示维度为n，Mq，Gq分别表示遥操作主手的惯性矩阵、柯氏力矩阵以及重力向量；所述依据所述遥操作主手动力学模型，获得不显含加速度信号形式的动力学模型，具体为：分别定义辅助向量和为： 依据辅助向量和对所述遥操作主手动力学模型动力学模型进行预处理，将所述遥操作主手的动力学模型转化为不显含加速度信号形式的动力学模型： 其中，为遥操作主手的惯性矩阵Mq的导数，为辅助向量的导数；所述依据不显含加速度信号形式的动力学模型，获得不使用加速度信号的动力学模型，具体为：对所述不显含加速度信号形式的动力学模型等号两边同时进行一阶低通滤波操作，得到滤波后的模型为： 其中，向量τf分别为τ滤波后的变量，满足： 根据公式5第一行可知： 因此，将滤波后的模型4表示成不使用加速度信号的动力学模型： 其中，分别为τf的导数，参数k为大于0小于1的标量；所述依据所述不使用加速度信号的动力学模型，设计遥操作主手外力估计器，具体为： 当参数k趋近于0时，τf趋近于真实值τ，确定遥操作主手外力估计器即可精确估计出操作员推动遥操作主手的外力。

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