[发明专利]一种基于PID算法的协作机器人恒力按摩方法

摘要

本发明公开了一种基于PID算法的协作机器人恒力按摩方法，包括以下步骤：安装设备；按下机器人示教器上的上电按钮，机器人控制系统接电；在上位机上运行人机交互软件程序，启动人机界面，用户设定恒力按摩的恒力值与步进值；建立与上位机的通信通道；根据传感器测得的机器人末端的力值和力矩值算出位移补偿值和姿态补偿值；利用算出的补偿值修正机器人末端力；完成按摩，上位机停止运行，机器人停止运动。本发明按摩效果良好，人体舒适度较高。操作简单、实时性好，噪声小、安全性较高。在按摩过程中机器人能够自动调节位姿，智能化水平较高。受外部干扰影响小，鲁棒性好。

主权项

1.一种基于PID算法的协作机器人恒力按摩方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、安装设备：将上位机与机器人控制系统中的机器人控制器通过TCP网线连接，机器人控制器与伺服驱动器相连，伺服驱动器与机器人本体的关节电机相连，与机器人控制器配套的机器人示教器与机器人控制器相连，通过TCP协议实现上位机界面和机器人控制器的连接通讯；将六维力传感器通过法兰盘和螺母安装在机器人本体末端执行器上，在所述的机器人本体末端执行器上串接一个橡胶材质的按摩头；步骤二、按下机器人示教器上的上电按钮，机器人控制系统接电；步骤三、在上位机上运行人机交互软件程序，启动人机界面，用户设定恒力按摩的恒力值；建立上位机与机器人控制器之间的TCP通讯；步骤四、建立与上位机的通信通道：通过运行示教器中预先编写好的socket连接指令向上位机发送连接请求，上位机接收到请求之后实现二者的连接；步骤五、上位机通过六维力传感器检测到机器人末端与人体接触点的力值数据以及力矩值数据，同时将六维力传感器数据在上位机后台生成Excel表格；然后上位机通过读取到的机器人末端与人体接触点的力值运算得出当前力与用户设定力值的差值，进而通过PID算法运算得出机器人位移补偿值；通过上位机读取到的机器人末端与人体接触点的力矩值与力值运算得出当前力的方向和机器人末端与人体接触面法向之间的夹角，并通过曲面姿态补偿算法将所述的夹角转化为绕机器人工具坐标系的X、Y、Z轴的姿态补偿值；步骤六、通过示教器的运动指令，使得机器人控制系统先从步骤四建立的通信通道接收到步骤五算出的机器人姿态补偿值，机器人根据姿态补偿值完成相应的姿态运动，而后机器人控制系统从步骤四建立的通信通道接收到步骤五算出的机器人位移补偿值，机器人完成相应的位移运动；机器人完成相关动作后给上位机发送一个信号作为标识符，使得上位机接收到标识符信号之后重复步骤五、六，直至机器人末端与人体接触点的力值和用户设定力值的差值在误差允许范围内；步骤七、机器人按照预定轨迹运动后，上位机停止运行，机器人停止运动，同时选择路径保存采集得到的六维力传感器输出的机器人末端力值和力矩值数据，生成Excel表格。