本发明适用于机器人，尤其涉及一种机械臂的变阻抗安全交互方法。
背景技术：
1、协作机器人是一类专门设计用于与人类共同工作的机器人。与传统工业机器人相比，协作机器人具有更灵活、更安全的特点，能够直接与人类在同一工作空间内协同工作，而无需采取特殊的安全措施。
2、阻抗控制是一种机器人控制策略，旨在使机器人对外部力或力矩的响应类似于电气电路中的阻抗响应。这种控制策略允许机器人灵活地适应环境的变化，尤其适用于协作机器人与人类或未知环境交互的情况。阻抗控制一个应用就是人机协作：机械臂根据阻抗控制律对物体的进行力位混合控制，而操作员施加控制力到物体上或机器人上实现人机协作，完成如装配，搬运等工作。
3、由于机械臂的末端执行器活动空间通常是有限的，如果操作员施加过大的力/力矩，可能会出现严重的问题。当对末端执行器施加过大的力/力矩时，阻抗控制器可能会试图将末端执行器移动到位于末端执行器可活动空间之外。这可能会违反机械臂在安全约束，导致机械臂的异常行为。
技术实现思路
1、本发明提出一种机械臂的变阻抗安全交互方法，旨在提高机械臂的阻抗控制的安全性，在不违反空间位置约束的情况下尽量保持机械臂的阻抗特性。
2、所述变阻抗安全交互方法包括以下步骤：
3、s1、通过所述机械臂的传感器获取外力矩信息和位置信息；
4、s2、建立机械臂动力学方程，通过所述机械臂动力学方程根据所述外力矩信息对所述机械臂的变阻抗控制器进行补偿，建立阻抗模型；
5、s3、根据所述位置信息进行计算，得到位置误差；
6、s4、通过所述阻抗模型根据所述位置误差和预设刚度策略对刚度进行计算，得到关节力矩；
7、s5、将所述关节力矩输入至所述机械臂进行控制。
8、优选的，所述动力学方程满足以下关系式：
9、
10、其中，m(q)∈rn×n表示所述机械臂的关节空间中的惯量矩阵，表示所述机械臂的科氏力矩阵，g(q)∈rn×1表示所述机械臂的重力项，j(q)∈rm×n表示所述机械臂雅可比矩阵，m表示所述机械臂的末端执行器任务空间的维度，τ∈rn×1表示关节输入力矩，fext∈rm×1表示作用到所述机械臂的末端执行器的外力。
11、优选的，所述阻抗模型满足以下关系式：
12、
13、其中，dd∈rm×m表示对角阻尼矩阵，kd∈rm×m表示对角刚度矩阵；表示末端执行器实际速度，表示末端执行器期望速度；x表示末端执行器实际位置，xd表示末端执行器期望位置。
14、优选的，定义所述位置误差为ζ＝[ζ1，...，ζm]t表示位置误差的上下界限，所述机械臂的刚度为kd，其中则所述机械臂的刚度kd满足以下计算公式：
15、
16、其中k1＝diag(k1，i，...，k1，m)，k1，i＞0，i＝1，...，m，k2＝diag(k2，i，...，k2，m)，k2，i>0，i＝1，...，m，表示位置误差的第i个元素。
17、优选的，所述预设刚度策略包括所述位置误差靠近预设约束边界时，刚度变大；所述位置误差远离预设约束边界时，刚度变小。
18、与现有技术相比，本发明通过机械臂的传感器获取外力矩信息和位置信息；建立机械臂动力学方程，通过机械臂动力学方程根据外力矩信息对机械臂的变阻抗控制器进行补偿，建立阻抗模型；根据位置信息进行计算，得到位置误差；通过阻抗模型根据位置误差和预设变刚度策略对刚度进行计算，得到关节力矩；将关节力矩输入至机械臂进行控制。这样本发明在保证了机械臂的阻抗特性的同时，又可以避免位置误差超出安全界限。
1.一种机械臂的变阻抗安全交互方法，其特征在于，所述变阻抗安全交互方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的机械臂的变阻抗安全交互方法，其特征在于，所述动力学方程满足以下关系式：
3.如权利要求2所述的机械臂的变阻抗安全交互方法，其特征在于，所述阻抗模型满足以下关系式：
4.如权利要求3所述的机械臂的变阻抗安全交互方法，其特征在于，定义所述位置误差为ζ＝[ζ1,…,ζm]t表示位置误差的上下界限，所述机械臂的刚度为kd，其中则所述机械臂的刚度kd满足以下计算公式：
5.如权利要求1所述的机械臂的变阻抗安全交互方法，其特征在于，所述预设变刚度策略包括所述位置误差靠近预设约束边界时，刚度变大；所述位置误差远离预设约束边界时，刚度变小。
