1.一种非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,包括以下步骤:获取交互设备输入的轨迹并映射为机械臂运动空间中的牵引轨迹;
求解牵引轨迹在机械臂关节空间中每个关节的期望关节轨迹;
为每个关节引入一个虚拟控制量,将机械臂系统解耦为单输入‑单输出的关节组;
对每个关节配置一种自抗扰滑模控制器减弱期望关节轨迹中出现的加速度突变,并将其输出值作为每个关节的虚拟控制量,使每个关节跟踪对应关节期望关节轨迹;
对于自抗扰滑模控制器的设计过程包括以下步骤:
设计微分跟踪器对期望关节轨迹进行滤波,并计算其速度;
计算设计模型辅助扩张状态观测器实现对每个关节的干扰的在线估计及消除;
设计每个关节的滑模控制器,将滑模控制器的输出值作为每个关节的虚拟控制量;
将所有关节的虚拟控制量还原为机械臂整体的实际控制量,并对实际控制量进行去噪后发送给遥操作机械臂的驱动器,实现机械臂末端对牵引轨迹的跟踪。
2.如权利要求1所述的非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,对于轨迹的映射包括以下步骤:建立机械臂的正运动学方程,设定各个关节角的运动范围,并获取机械臂末端在空间内的运动范围;
依据交互设备的活动自由度,设定交互设备多个活动自由度的活动范围与机械臂末端多个维度的运动范围相对应,并实现匹配。
3.如权利要求2所述的非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,交互设备某一自由度的运动范围与机械臂末端在空间某一维度运动范围对应,交互设备产生的牵引轨迹映射为机械臂在空间内的牵引轨迹,并对牵引轨迹进行低通滤波去除非均匀牵引导致的高频噪声。
4.如权利要求2所述的非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,通过机械臂的D‑H参数建立机械臂的正运动学方程,使用蒙特卡洛算法来获取机械臂末端在笛卡尔空间内的运动范围。
5.如权利要求1所述的非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,对机械臂系统解耦时,将多输入‑多输出的非线性、强耦合机械臂系统解耦为单输入‑单输出的关节组。
6.如权利要求1所述的非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,所述滑模控制器包括滑动均值滤波器,对期望关节轨迹中出现的加速度突变进行减弱。
7.如权利要求1所述的非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,在实际控制量发送给机械臂的驱动器之前,对实际控制量进行低通滤波处理,去除机械臂实际控制量的高频波动。
8.如权利要求1所述的非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,所述交互设备为人机交互设备,在外部控制下产生牵引轨迹并映射到机械臂。
9.如权利要求1所述的非均匀牵引力机械臂末端牵引遥操作控制方法,其特征在于,通过机器人逆运动学算法求解牵引轨迹在机械臂空间中每个关节的期望关节轨迹。