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专利号: 2020104090303
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机器人遥控系统的网络延时估计和补偿方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:根据网络干扰的概念,将时间延迟t带来的所有负面影响概括到干扰力矩Td中;

S2:在从机器人端采用扩展主动观测器IEAOB对从机器人模型参数和外界环境力矩T进行估计,得到精确的从机器人动力学模型;

S3:在主机器人端利用控制力矩Tm和反馈的带有网络延迟的从机器人位置信号使用IEAOB在线估计出网络干扰力矩 和从机器人动力学模型参数;

S4:在主机器人端利用步骤S3中得到的从机器人模型参数获取估计的从机器人动力学模型;

S5:将估计出的网络干扰力矩通过估计的从机器人模型得到相应的位置信号,再将该位置信号与反馈的带有网络延迟的从机器人位置信号相叠加,得到没有网络延迟影响的位置信号,从而实现网络延迟补偿。

2.根据权利要求1所述的一种机器人遥控系统的网络延时估计和补偿方法,其特征在于,步骤S1中,所述时间延迟t=t1+t2,其中t1为主机器人端到从机器人端网络通信延迟,即控制通道延迟;t2为从机器人端到主机器人端网络通信延迟,即反馈通道延迟;

所述干扰力矩Td=Tc(1-e-ts),Tc为输入控制力矩,s为拉普拉斯频域变换符号。

3.根据权利要求2所述的一种机器人遥控系统的网络延时估计和补偿方法,其特征在于,步骤S2中,在从机器人端采用IEAOB对从机器人动力学模型参数 和外界环境力矩Te进行估计,估计的具体步骤包括:S21:确定从机器人动力学模型为:

其中,θs为机器人惯性参数, qs分别为加速度、速度和位置信号,Ms(qs,θs)为惯性,为科里奥利力和向心力,gs(qs,θs)为重力转矩, 为摩擦力,Ts为从机器人控制力矩, 为库仑摩擦系数, 为粘滞摩擦系数;

S22:通过扩展系统状态向量 将从机器人动力学模

型延展为:

其中,Ys为系统输出,Gs为单位矩阵,Hs=[I 0 0 0 0 0]为状态观察矩阵, 和分别为过程噪声和测量噪声, 和 分别为外界环境力、摩擦力系数和模型参数的变化速率;

S23:将从机器人动力学模型参数 和外界环境力矩Te的变化过程模拟成一个随机游走过程即高斯-马尔可夫链,采用IEAOB对其进行如下估计:其中,

其中, 表示相应的协方差

矩阵,表示相应的估计值;

其中,

S24:将步骤S23中估计得到的外界环境力矩 和从机器人动力学模型参数反馈作用于从机器人模型,得到精确的从机器人动力学模型为其中

4.根据权利要求3所述的一种机器人遥控系统的网络延时估计和补偿方法,其特征在于,步骤S3中,采用IEAOB在主机器人端对网络干扰力矩Td和从机器人动力学模型参数进行估计,最后获得估计出的网络干扰力矩为

5.根据权利要求4所述的一种机器人遥控系统的网络延时估计和补偿方法,其特征在于,步骤S5中,将步骤S3中估计出的网络干扰力矩通过步骤S4中估计的从机器人动力学模型得到相应的位置信号 将其与反馈的带有网络延迟的从机器人位置信号 相叠加,得到最后的反馈位置信号为 即补偿了网络延迟带来的不良影响。