一种基于六轴力-力矩传感器的六自由度机器人操作系统及其控制方法

1.一种基于六轴力-力矩传感器的六自由度机器人操作系统，其特征在于：硬件设备包括六自由度机器人（1）、机器人控制柜（2）、PC上位机（3）、六轴力-力矩传感器（4）、传感器控制盒（5）、操作杆（6）；六自由度机器人（1）基座固定在水平桌面上，自由端与六轴力-力矩传感器（4）一端连接，六轴力-力矩传感器（4）另一端与操作杆（6）连接，PC上位机（3）与机器人控制柜（2）之间使用网线或RS232串口线连接以传输运动命令，机器人控制柜（2）通过操作电缆与六自由度机器人（1）实现命令传输；操作者通过拖拽、拧动操作杆（6）产生力和力矩信号，由六轴力-力矩传感器（4）实时检测，并通过传感器控制盒（5）传输至PC上位机（3），基于C++环境，由PC上位机程序处理后实时识别操作者的操作意图，并转换为机器人控制信号以带动机器人完成三维空间中的混合平移、旋转运动，根据力的大小决定平移速度，根据力矩大小决定旋转速度，并能够根据操作者需求，记录机器人运动轨迹以便再现复杂运动。
2.一种对如权利要求1所述的基于六轴力-力矩传感器的六自由度机器人操作系统，其采用的控制方法特征在于：设置循环命令，在每个循环中，检测力与力矩数据。定义坐标系如下：以操作杆（6）连接部分轴向为Z轴，抓握部分轴向为X轴，Y轴垂直于XZ平面（见附图2）。Z轴力数据直接用于控制六轴机器人（1）末端沿Z轴平移，Z轴力矩数据直接用于控制沿Z轴旋转，X轴力矩与Y轴力、Y轴力矩与X轴力分别相除得到作用点位置，根据作用点位置能够判定操作者意图，实现沿X、Y轴的平移和旋转，当作用点在操作杆（6）型心附近时，判定操作者意图为平动；当作用点在操作杆（6）上并远离型心，判定操作者意图为平动复合转动；当计算所得作用点在操作杆（6）以外，则判定机器人沿转矩方向做纯转动，设定转动中心为操作杆型心。速度控制方式特征在于：依据合力、合力矩大小，设定相应的插值速度和每个循环移动的步长，步长大小决定最高运动速度与运动精度。当合力、合力矩低于启动阈值，机器人保持不动；当合力、合力矩大于启动阈值小于最大阈值，转动速度与合力矩成正比、平移速度与合力成正比；当合力、合力矩大于最大阈值，转动速度和平动速度保持定值。运动再现方式，特征在于：设置循环命令，在每个循环中，检测六自由度机器人（1）各个关节脉冲位置，并保存，再现功能开启时，程序不断读取关节脉冲命令，指导六自由度机器人（1）运动到相应位置，并完成运动插值。

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