CN112936278B

CN112936278B - 机器人的人机协作控制方法、装置和机器人

Info

Publication number: CN112936278B
Application number: CN202110179249.3A
Authority: CN
Inventors: 曾献文; 刘益彰; 陈金亮; 张美辉; 熊友军
Original assignee: Ubtech Robotics Corp
Current assignee: Ubtech Robotics Corp
Priority date: 2021-02-07
Filing date: 2021-02-07
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2041-02-07
Also published as: WO2022166329A1; CN112936278A

Abstract

本申请实施例提供一种机器人的人机协作控制方法、装置和机器人，该方法应用于包括多个机械臂的机器人，每个机械臂末端在不同运动方向上设有各自的控制模式，其中在负载接触面的法线方向上设有导纳力控模式，该方法包括：在依据导纳力控模式控制每个机械臂末端在沿法线方向上的实际接触力达到期望作用力的情况下，检测外界施加的外力，及根据每个机械臂末端在各个运动方向上受到的外力分量依据对应运动方向上的控制模式计算对应方向上的位置偏移量，每个运动方向上的位置偏移量用于共同响应负载跟随操作。本申请可以实现多个机械臂对负载的共同夹持操作的情况下，同时实现负载随人手移动并使负载停留在所需的位置，从而实现人机协作。

Description

机器人的人机协作控制方法、装置和机器人

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种机器人的人机协作控制方法、装置和机器人。

背景技术

通常地，人形机器人作为服务机器人出现在生产生活场景中时，不可避免的存在人机交互、协同作业的场景。例如小朋友做手工时，机器人进行辅助，如双手夹持拿起架子上的手工材料盒，并移动到小朋友做手工的桌子旁边，当小朋友需要用到材料盒中的某件工具时，小朋友通过轻轻拖动机器人夹持材料盒的手，使机器人夹持材料盒移动到小朋友需要的位置，并保持在此位置或者回到初始位置等等。

然而，上述简单的应用场景却面对很多技术挑战，例如，在采用离线编程的机器人位置控制时，很难匹配人机协作时人意图动作在时间和空间位置上的随机性和不可预知性。又或者，机器人双臂在协同夹持负载时，需要保证负载不会掉落而造成物损甚至人的意外伤害等。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种机器人的人机协作控制方法、装置和机器人。

本申请的实施例提供一种机器人的人机协作控制方法，应用于包括多个机械臂的机器人，每个机械臂末端在不同运动方向上设有各自的控制模式，所述不同运动方向包括负载接触面的法线方向，所述法线方向设有导纳力控模式，所述多个机械臂能用于当接触负载时在所述法线方向上受到方向相反的作用力，所述方法包括：

在依据所述导纳力控模式控制每个机械臂末端在沿所述负载接触面的法线方向上的实际接触力达到期望作用力的情况下，检测是否存在外界施加于任意机械臂末端和/或所述负载上的外力；

若存在外力，则根据每个机械臂末端在各个运动方向上受到的外力分量依据对应运动方向上的控制模式计算对应方向上的位置偏移量，根据对应机械臂在每个运动方向上的位置偏移量和受到所述外力时的初始位置控制所述对应机械臂进行运动以响应负载跟随操作。

在一种实施例中，所述检测是否存在外界施加于任意机械臂末端和/或所述负载上的外力之前，所述方法还包括：

在控制对应机械臂末端保持与所述期望作用力相等的实际接触力的情况下，依据预设规划路线控制所有机器臂运动到目标位置。

在一种实施例中，所述不同运动方向包括与所述负载接触面的法线方向垂直的重力方向、与所述重力方向和所述法线方向分别垂直的另一方向，所述重力方向和所述另一方向上各自设有导纳阻抗模式或导纳拖动模式，每个机械臂末端在所述重力方向上和所述另一方向上设有对应的预设阈值；

计算对应机械臂末端在所述重力方向或所述另一方向上的位置偏移量，包括：

根据对应机械臂末端在重力方向或另一方向上受到的外力分量与对应的预设阈值之间的差值依据对应方向上的控制模式计算所述对应机械臂末端在重力方向或另一方向上的位置偏移量。

在一种实施例中，在所述导纳阻抗模式下，当检测到外力分量消失预定时间时，控制所述机械臂末端在对应运动方向上返回至受到外力分量时的初始位置；

在所述导纳拖动模式下，当检测到外力分量消失时，控制所述机械臂末端在对应运动方向上停留在当前位置。

在一种实施例中，所述导纳力控模式的控制方程为：

；

其中，F _f为机械臂末端在所述法线方向上反馈的实际接触力，F _d为机械臂末端在所述法线方向上的期望作用力；M _d和B _d分别为惯性矩阵和阻尼矩阵；Ẋ_r1和Ẍ_r1分别为机械臂末端在所述法线方向上的初始位置的一阶导数和二阶导数；Ẋ_c1和Ẍ_c1分别为机械臂末端在所述法线方向上的期望速度和期望加速度。

在一种实施例中，所述导纳阻抗模式的控制方程为：

；

其中，M _d、B _d和K _d分别为惯性矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，

为机械臂末端在所述重力方向或所述另一方向上受到的外力分量；X_r2、Ẋ_r2和Ẍ_r2依次为机械臂末端在所述重力方向或所述另一方向上的初始位置及所述初始位置的一阶导数和二阶导数；X_c2、Ẋ_c2和Ẍ_c2依次为机械臂末端在所述重力方向或所述另一方向上的期望位置、期望速度和期望加速度。

在一种实施例中，所述导纳拖动模式的控制方程为：

；

其中，

为机械臂末端在所述重力方向或所述另一方向上受到的外力分量；B _d为阻尼矩阵；Ẋ_r3为机械臂末端在所述重力方向或所述另一方向上的初始位置的一阶导数；Ẋ_c3为机械臂末端在所述重力方向或所述另一方向上的期望速度。

在一种实施例中，每个机械臂末端设有六维力传感器，每个机械臂末端在所述重力方向上和所述另一方向上的预设阈值的预先获取，包括：

在控制对应机械臂末端保持与所述期望作用力相等的实际接触力的情况下，控制所有机械臂末端沿世界坐标系的Z方向向上运动预设高度，并在到达所述预设高度时，通过所述六维力传感器检测得到对应机械臂末端在所述重力方向和所述另一方向上的接触力，对应方向上的接触力作为所述预设阈值。

本申请的实施例还提供一种机器人的人机协作控制装置，应用于包括多个机械臂的机器人，每个机械臂末端在不同运动方向上设有各自的控制模式，所述不同运动方向包括负载接触面的法线方向，所述法线方向设有导纳力控模式，所述多个机械臂能用于当接触负载时在所述法线方向上产生方向相反的作用力，所述装置包括：

接触控制模块，用于依据所述导纳力控模式控制对应机械臂末端在沿所述负载接触面的法线方向上的实际接触力达到期望作用力；

外力检测模块，用于在每个机械臂末端在沿所述法线方向上的实际接触力达到期望作用力的情况下，检测是否存在外界施加于任意机械臂末端和/或所述负载上的外力；

拖动响应模块，用于若存在外力，则根据每个机械臂末端在各个运动方向上受到的外力分量依据对应运动方向上的控制模式计算对应方向上的位置偏移量，根据对应机械臂在每个运动方向上的位置偏移量和受到所述外力时的初始位置控制所述对应机械臂进行运动以响应负载跟随操作。

本申请的实施例还提供一种机器人，包括处理器、存储器和至少两个机械臂，所述至少两个机械臂用于协同夹持负载，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上执行时，实施上述的机器人的人机协作控制方法。

在一种实施例中，所述机器人为双臂机器人。

本申请的实施例还提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，实施上述的机器人的人机协作控制方法。

本申请的实施例具有如下有益效果：

本申请实施例的机器人的人机协作控制方法通过在机械臂末端的不同运动方向上设有以导纳控制为基础的多种控制模式，其中，在负载接触面的法线方向上设有用于实现力跟踪的导纳力控模式，而这些机械臂末端由于与负载的接触位置不同而在法线方向上能够产生方向相反（即相对方向）的作用力，故可实现所有机械臂在法线方向上对负载的恒力夹持，同时在检测到施加的外力时，根据对应运动方向上的外力分量利用对应运动方向上的控制模式进行运动控制，还可以实现负载在夹持下作跟随用户操作，达到人机协作目的等。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例的机器人的人机协作控制方法的流程示意图；

图2示出了本申请实施例的机器人的人机协作控制方法的导纳控制流程示意图；

图3示出了本申请实施例的机器人的人机协作控制方法的在负载接触面的法线方向进行力控制的示意图；

图4示出了本申请实施例的机器人的人机协作控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

图1示出了本申请实施例的机器人的人机协作控制方法的一种流程示意图。该方法可以应用于具有多个机械臂的机器人进行人机交互、协同作业等场景，例如，该机器人可以是指具有双臂的人形机器人或具有三条或三条以上机械臂的机器人等。其中，这些机械臂均为根据相应位置指令进行关节控制的机械臂。

本实施例中，该机器人的人机协作控制方法，通过在机械臂末端的不同运动方向上设置相应的以导纳控制为基础的控制模式，可以实现较好的人机协作功能，例如，在实现多个机械臂对重物的夹持操作时，还可以实现跟随人手移动而保证负载不会掉落，提高了人机协作时的安全性等。此外，当采用了不同的控制模式时，可以实现使负载停留在外界施加的力/力矩消失的位置或者在到达期望位置后会自动返回到初始位置，从而满足不同场景下的需求等。

其中，导纳控制是对机械臂末端输入外力以调整机械臂末端的运动状态的控制方式。例如，图2示出了一种导纳控制***。其中，M _d、B _d和K _d依次为构建的阻抗模型的惯性矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，F为机器人的机械臂末端反馈的实际接触力，可通过设置在机械臂末端处的力传感器检测获得；X_c为机器人的机械臂末端在笛卡尔空间（也称为任务空间）的期望位置，X_r为机器人的机械臂末端在笛卡尔空间的参考位置，位置偏移量

=X_c-X_r，通过将计算得到的位置偏移量

和参考位置X_r叠加输入到位置控制器中作为位置指令，从而实现对机械臂各个关节的控制。

为实现该机器人既能够对负载进行夹持，还可以同时响应用户对负载的拖动操作（即负载跟随操作），本实施例设有至少两种控制模式以用于对各个机械臂末端在不同方向上进行运动控制。通常地，对于机器人的各个机械臂末端，在笛卡尔空间中，单个机械臂末端具有三个运动方向，在一种实施方式中，这三个运动方向可依次选取为该机械臂末端待作用的负载接触面的法线方向、负载重力方向和分别与法线方向、重力方向垂直的另一方向。其中，上述的负载接触面是指当前机械臂末端与负载产生接触时的负载的一个面。对于多个机械臂，每个机械臂接触的负载接触面往往不同，例如，对于矩形负载，位置相对的两个机械臂则可在平行的两个接触面产生接触。可知，由于多个机械臂同时接触负载时，各个机械臂将在法线方向上产生方向相反的接触力，从而实现稳定夹持。

另外，为方便计算，可将力传感器的坐标系与机械臂末端的运动坐标系对应设置，以使得机械臂末端上的力传感器检测的三个方向上的力直接作为该机械臂末端在三个方向上受到的力，例如，法线方向对应Z方向，重力方向对应X方向，而另一方向对应Y方向。

示范性地，本实施例的控制模式可包括但不限于包括导纳力控模式、以及导纳阻抗模式和/或导纳拖动模式等。其中，导纳力控模式可用于在对应方向上实现精准的力跟随；导纳阻抗模式的控制方程中存在刚度项，故能够实现在外力消失后，从外力消失的位置逐渐返回在对应方向上的初始位置；导纳拖动模式可用于实现在外力消失后，在对应方向上停留在外力消失的位置。由于导纳阻抗模式或导纳拖动模式存在冲突，通常地，机器人不会出现导纳阻抗模式和导纳拖动模式同时工作，对于多功能的机器人，可以通过模式选择选取导纳阻抗模式或导纳拖动模式在不同的运用场景下工作。

在一种实施方式中，可通过上述的导纳力控模式控制每个机械臂末端在负载接触面的法线方向上的运动；而对于重力方向和另一方向，可选取相同的控制模式，如上述的导纳阻抗模式或导纳拖动模式等，当然也可以选取不同的控制模式，例如，重力方向采用导纳阻抗模式或导纳拖动模式，而另一方向采用位置控制模式等。

下面对上述的三种控制模式的控制方式进行说明。可以理解，本实施例的机器人的每个机械臂的控制原理相同，下文的控制步骤是以单个机械臂作为控制对象并进行描述的。

对于导纳力控模式，其主要用于实现机械臂末端在相应方向上的力跟踪，从而达到恒力控制。示范性地，该导纳力控模式的控制方程为：

；

其中，F _f为机械臂末端在相应方向上的实际接触力，F _d为机械臂末端在相应方向上的期望作用力；M _d和B _d分别为期望阻抗模型的惯性矩阵和阻尼矩阵；Ẋ_r1和Ẍ_r1分别为机械臂末端在相应方向上的初始位置的一阶导数和二阶导数；Ẋ_c1和Ẍ_c1分别为机械臂末端在相应方向上的期望速度和期望加速度。可以理解，当导纳力控模式用于控制机械臂末端在负载接触面的法线方向上的运动时，上述的相应方向即为该法线方向。

利用上述方程可在已知实际接触力和期望作用力的情况下求解出机械臂末端在法线方向上由初始位置到期望位置之间的位置偏移量，进而根据该位置偏移量对机械臂末端进行在法线方向上的位置移动控制，使得机械臂末端到达期望位置以对负载产生所需的期望作用力。应当理解的是，由于方程中不存在刚度项，若先施加外力，在检测到外力分量消失的情况下，该机械臂末端在该方向上将会停留在力消失的位置。

例如，可根据负载的重量等信息计算在所有机械臂在共同夹持该负载时各个机械臂末端在该法线方向上所需的期望作用力。以双臂机器人为例，如图3所示，该期望作用力即为机器人双臂在相对水平方向上的恒力控制。而实际接触力即机械臂末端与外界之间的交互力，例如，可通过设置在机械臂末端处的六维力传感器检测得到。

对于导纳阻抗模式，其主要用于实现机械臂末端在与采用导纳力控模式的方向不同的方向上的柔性控制。示范性地，该导纳阻抗模式的控制方程为：

；

其中，M _d、B _d和K _d分别为期望阻抗模型的惯性矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，

为外界施加的在对应方向上的外力或外力分量，可通过机械臂末端处的力传感器检测得到；X_r2、Ẋ_r2和Ẍ_r2依次为机械臂末端在该对应方向上的初始位置、初始位置的一阶导数（即初始速度）和二阶导数（即初始加速度）；X_c2、Ẋ_c2和Ẍ_c2依次为机械臂末端在该对应方向上的期望位置、期望速度和期望加速度。可以理解，当上述的重力方向和另一方向均采用该导纳阻抗模式时，该重力方向或另一方向即为上述的对应方向。

值得注意的是，由于该控制方程中存在刚度项，故在检测到该外力分量消失后，在控制使机械臂末端停留预定时间后，控制器将继续输出以控制机械臂末端从该另一方向上的期望位置返回到在另一方向上受到外力时开始运动时的初始位置。重力方向同理。

对于导纳拖动模式，其主要用于实现机械臂末端在与采用导纳力控模式的方向不同的对应方向上的移动。示范性地，该导纳拖动模式的控制方程为：

；

其中，F _外为外界施加在对应方向上的外力或外力分量，可通过机械臂末端处的力传感器检测得到；B _d为期望阻抗模型的阻尼矩阵；Ẋ_r3为机械臂末端在对应方向上的初始位置的一阶导数；Ẋ_c3为机械臂末端在对应方向上的期望速度。由于该控制方程中不存在刚度项，在检测到外力分量消失时，机械臂末端将在该方向上停留在力消失时的位置。

在一种实施方式，该具机器人的每个机械臂在负载接触面的法线方向上采用导纳力控模式，而其他运动方向上则采用了相同的导纳阻抗模式或导纳拖动模式。于是，如图1所示，下面对该机器人的人机协作控制方法进行详细说明。

步骤S110，在依据导纳力控模式控制每个机械臂末端在沿负载接触面的法线方向上的实际接触力达到期望作用力的情况下，检测是否存在外界施加于任意机械臂末端和/或负载上的外力。

在实际场景中，如图3所示，以一矩形料盒负载为例，该负载接触面分别为水平方向上的两个侧面，此时机器人将通过对待夹持的负载在水平方向上进行力控制以实现在上述的负载接触面的法线方向上对负载的稳定夹持。

示范性地，当通过设置在机械臂末端的力传感器检测到每个机械臂末端对负载的实际接触力达到期望作用力，即表明该机器人的所有机械臂末端与负载进行了接触且在各个负载接触面产生与期望作用力相等的实际接触力。可以理解，该期望作用力通常能够保证当控制所有机械臂向上运动时，该负载能被顺利拿起而不会掉落。

其中，在检测到实际接触力达到期望作用力之前，该方法还包括：

根据对应机械臂末端在负载接触面的法线方向上的初始位置、实际接触力和期望作用力按照导纳力控模式控制对应机械臂末端到达期望位置，以使得对应机械臂末端对负载产生该接触力。

可选地，当对应机械臂末端在沿所述法线方向上的实际接触力达到期望作用力之后，可控制各个机械臂保持与期望作用力相等的实际接触力，并依据预设规划路线控制所有机器臂运动到目标位置。

例如，以双臂机器人与小朋友画画时进行人机协作的这一应用场景为例，当机器人从架子上夹持料盒这一负载时，可先拿起并行走到小朋友所在的位置，然后可进入等待响应小朋友的拖动操作。

步骤S120，若存在外力，则根据每个机械臂末端在各个运动方向上受到的外力分量依据对应运动方向上的控制模式计算对应方向上的位置偏移量，根据对应机械臂在每个运动方向上的位置偏移量和受到外力时的初始位置控制对应机械臂进行运动以响应负载跟随操作。

示范性地，当用户需要对该负载进行拖动操作时，可直接施加外力在任意机械臂末端和/或负载上。通常地，所述的外力包括三个运动方向的外力分量，可通过机械臂末端安装的力传感器进行检测得到，如六维力传感器等，当然若在某个方向上没有受到外力作用，此时该方向的外力分量则为0。

由于需要夹持负载运动，为排除该负载的重量在重力方向上及另一方向上的摩擦力的影响，本实施例中，每个机械臂末端在重力方向和另一方向上预设有重量阈值，若在重力方向或另一方向上受到的外力分量大于对应方向上的预设阈值，则将在对应方向上产生位置偏移量，否则不移动。

在一种实施方式中，计算对应机械臂末端在重力方向上的位置偏移量，包括：根据对应机械臂末端在重力方向上受到的外力分量与该重量阈值的差值依据采用的导纳阻抗模式或导纳拖动模式的控制方程可计算该对应机械臂末端在重力方向上的位置偏移量。对于另一方向，同理可计算得到该另一方向上的位置偏移量。

而为获取每个机械臂末端在重力方向上和另一方向上的预设阈值，可通过使接触的负载脱离支撑面的情况下进行检测得到。例如，可在控制对应机械臂末端保持与期望作用力相等的实际接触力的情况下，控制所有机械臂末端沿世界坐标系的Z方向向上运动预设高度，并在到达所述预设高度时，通过设置在机械臂末端的力传感器检测得到对应机械臂末端在重力方向和另一方向上的接触力，对应方向上的接触力即设置为上述的预设阈值。

对于步骤S120，示范性地，对于每个机械臂末端能够产生位置偏移的方向，可根据对应方向上的外力分量与存在的预设阈值利用相应控制模式的控制方程计算出在该对应方向上的位移偏移量，进而利用该位移偏移量和受到外力时的初始位置可确定在该对应方向上的期望位置。当仅在一个方向上存在位移时，负载将随外力在该方向上平移；若在多个方向上均产生位置偏移量，该机械臂将沿外力方向上进行运动，即沿三个方向的外力分量的合力方向进行运动。

可以理解，若机器人的每个机械臂在负载接触面的法线方向上也受到外力分量，以双臂机器人为例，由于左、右机械臂末端的实际接触力也将变化，利用导纳力控模式同样可计算得到相应的位置偏移量，根据该位置偏移量对对应机械臂进行力跟随控制，从而保证负载不会掉落。

本实施例的机器人的人机协作控制方法通过对于各个机械臂末端在负载被夹持的接触面上的法向上利用导纳力控模式进行控制，实现对负载的恒力夹持；同时在其他的两个运动方向则采用如导纳阻抗模式或导纳拖动模式等控制模式，以实现负载在被夹持的情况下，还能响应人对负载的拖动操作，达到较好的人机协作目的，也进一步提高了用户体验等。

实施例2

请参照图4，基于上述实施例1的方法，本实施例提出一种机器人的人机协作控制装置100，应用于包括多个机械臂的机器人，每个机械臂末端在不同运动方向上设有各自的控制模式，所述不同运动方向包括负载接触面的法线方向，所述法线方向设有导纳力控模式，所述多个机械臂能用于当接触负载时在所述法线方向上产生方向相反的作用力。示范性地，该机器人的人机协作控制装置100包括：

接触控制模块110，用于依据所述导纳力控模式控制对应机械臂末端在沿所述负载接触面的法线方向上的实际接触力达到期望作用力；

外力检测模块120，用于在每个机械臂末端在沿所述法线方向上的实际接触力达到期望作用力的情况下，检测是否存在外界施加于任意机械臂末端和/或所述负载上的外力；

拖动响应模块130，用于若存在外力，则根据每个机械臂末端在各个运动方向上受到的外力分量依据对应运动方向上的控制模式计算对应方向上的位置偏移量，根据对应机械臂在每个运动方向上的位置偏移量和受到所述外力时的初始位置控制所述对应机械臂进行运动以响应负载跟随操作。

可以理解，本实施例的装置对应于上述实施例1的方法，上述实施例1中的可选项同样适用于本实施例，故在此不再重复描述。

本申请还提供了一种机器人，示范性地，该机器人包括处理器、存储器和至少两个机械臂，其中，该至少两个机械臂能够用于协同夹持负载，存储器存储有计算机程序，处理器通过运行该计算机程序，从而使移动终端执行上述的机器人的人机协作控制方法或者上述机器人的人机协作控制装置中的各个模块的功能。例如，该机器人可为双臂机器人等。

本申请还提供了一种可读存储介质，用于储存上述机器人中使用的所述计算机程序。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种机器人的人机协作控制方法，其特征在于，应用于包括多个机械臂的机器人，每个机械臂末端在不同运动方向上设有各自的控制模式，所述不同运动方向包括负载接触面的法线方向，所述法线方向设有导纳力控模式，所述多个机械臂能用于当接触负载时在所述法线方向上受到方向相反的作用力，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测是否存在外界施加于任意机械臂末端和/或所述负载上的外力之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同运动方向包括与所述负载接触面的法线方向垂直的重力方向、与所述重力方向和所述法线方向分别垂直的另一方向，所述重力方向和所述另一方向上各自设有导纳阻抗模式或导纳拖动模式，每个机械臂末端在所述重力方向上和所述另一方向上设有对应的预设阈值；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述导纳阻抗模式下，当检测到外力分量消失预定时间时，控制所述机械臂末端在对应运动方向上返回至受到外力分量时的初始位置；

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述导纳阻抗模式的控制方程为：

；

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述导纳拖动模式的控制方程为：

；

其中，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述导纳力控模式的控制方程为：

；

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个机械臂末端设有六维力传感器，每个机械臂末端在所述重力方向上和所述另一方向上的预设阈值的预先获取，包括：

9.一种机器人的人机协作控制装置，其特征在于，应用于包括多个机械臂的机器人，每个机械臂末端在不同运动方向上设有各自的控制模式，所述不同运动方向包括负载接触面的法线方向，所述法线方向设有导纳力控模式，所述多个机械臂能用于当接触负载时在所述法线方向上产生方向相反的作用力，所述装置包括：

10.一种机器人，其特征在于，包括处理器、存储器和至少两个机械臂，所述至少两个机械臂用于协同夹持负载，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上执行时，实施权利要求1-8中任一项所述的机器人的人机协作控制方法。

11.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述机器人为双臂机器人。

12.一种可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，实施根据权利要求1-8中任一项所述的机器人的人机协作控制方法。