主从异构型液压机械臂遥操作的相似性映射方法

简介

现有的重载液压机械臂自由度多,执行的任务繁复多样,利用外骨骼来对其进行遥操作能够提高机械臂控制的精准性和直观性,有着不可替代的优势。根据人上肢穿戴性需要进行设计会导致外骨骼与机械臂之间的结构异构,从而出现主从运动学不匹配的情况。基于四自由度外骨骼和七自由度冗余液压机械臂之间的主从控制,提出了一种适用于主从异构遥操作的笛卡尔-关节空间相似性映射方法,解决了二者自由度数量、自由度配置、可达工作空间等差异对主从控制一致性带来的问题。考虑控制需求和液压驱动特性,定义了主从异构遥操作下的相似性映射条件和关节运动约束条件,提出使用加权增广变系数雅克比矩阵的方法来满足操作者与从端机械臂之间额外映射关系,并给出了其中关节速度限制系数的选取条件。搭建了系统的机-液耦合仿真模型进行了验证。结果表明:提出的方法可以提高液压机械臂主从异构遥操作的灵活性和直观性,进而令液压机械臂更好地根据主端指令完成复杂的空间任务。