一种用于人形机器人柔性关节的控制方法及系统与流程

本发明涉及机器人控制，尤其涉及一种用于人形机器人柔性关节的控制方法及系统。

背景技术：

1、现有柔性关节通常采用柔性传动组件实现驱动端与输出端之间的力矩传递，但由于柔性传动组件自身具有弹性形变特性，在关节停止保持或负载变化过程中容易产生残余扭转量，使驱动端与输出端之间形成预紧偏移，导致关节重新启动时存在初始响应滞后、位置偏差以及运动冲击等问题。同时，现有控制方式通常根据驱动端输入进行直接控制，未充分考虑柔性传动组件内部弹性储能释放过程对输出响应的影响，难以实现启动阶段的精确补偿以及运动过程中的动态调整。

2、因此，如何在柔性关节启动前识别并释放残余扭转状态，建立准确的初始控制基准，并根据运动响应对驱动扭矩进行修正，成为当前人形机器人柔性关节控制过程中亟需解决的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种用于人形机器人柔性关节的控制方法及系统，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种用于人形机器人柔性关节的控制方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤s1：根据柔性关节在停止状态下的驱动端位置与输出端位置的角度差确定柔性传动组件对应的残余扭转状态；

4、步骤s2：响应于柔性关节接收到动作指令时，通过残余扭转状态判断关节启动前是否存在影响初始响应的预紧偏移；

5、步骤s3：当存在预紧偏移时，控制驱动端执行与目标运动方向相反的调整动作，使柔性传动组件释放残余扭转量，并建立柔性关节的初始控制基准；

6、步骤s4：基于初始控制基准控制柔性关节执行动作指令，并根据动作指令运行过程中的输出响应修正调整动作的扭矩调整量。

7、本发明提供了一种用于人形机器人柔性关节的控制系统，用于执行如上述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，该用于人形机器人柔性关节的控制系统包括：

8、确认模块，用于根据柔性关节在停止状态下的驱动端位置与输出端位置的角度差确定柔性传动组件对应的残余扭转状态；

9、判断模块，用于响应于柔性关节接收到动作指令时，通过残余扭转状态判断关节启动前是否存在影响初始响应的预紧偏移；

10、调整模块，用于当存在预紧偏移时，控制驱动端执行与目标运动方向相反的调整动作，使柔性传动组件释放残余扭转量，并建立柔性关节的初始控制基准；

11、控制模块，用于基于初始控制基准控制柔性关节执行动作指令，并根据动作指令运行过程中的输出响应修正调整动作的扭矩调整量。

12、本发明的有益效果在于通过在柔性关节启动前检测驱动端与输出端之间的残余扭转状态，并根据预紧偏移方向执行反向微量调整，使柔性传动组件内部积累的弹性扭转量得到主动释放，从而消除因柔性传动间隙、弹性形变及长期保持造成的初始响应偏差；同时，通过缓释驱动力与弹性形变释放程度的关联调节，使驱动端输入力矩能够平稳传递至输出端，降低启动瞬间的冲击和响应滞后；在动作执行过程中，根据输出响应对扭矩调整量进行动态修正，提高柔性关节的位置控制精度、运动稳定性以及动作一致性，使人形机器人关节能够实现更加平滑、准确的运动控制。

1.一种用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，步骤s2中通过残余扭转状态判断关节启动前是否存在影响初始响应的预紧偏移的判断方法包括：

3.根据权利要求2所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，根据扭转储能量与关节停止保持时间之间的变化关系，确定残余扭转状态对应的释放稳定性，包括：

4.根据权利要求1所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，步骤s3包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，步骤s32包括：

6.根据权利要求5所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，基于扭转释放补偿位移控制驱动端产生反向转动之前还包括：

7.根据权利要求6所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，基于力矩释放方向，在驱动端施加小于目标反向调整扭矩的缓释驱动力，使驱动端与柔性传动组件之间形成渐进式力矩传递状态具体为：

8.根据权利要求7所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，基于弹性形变释放程度调整缓释驱动力的加载幅值，包括：

9.根据权利要求1所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，其特征在于，步骤s4包括以下步骤：

10.一种用于人形机器人柔性关节的控制系统，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的用于人形机器人柔性关节的控制方法，该用于人形机器人柔性关节的控制系统包括：