连续体机器人驱动绳张力测量方法及装置

本公开涉及智能机器人，更具体地，涉及一种连续体机器人驱动绳张力测量方法及装置。

背景技术：

1、连续体机器人是一种新兴的机器人技术，其设计灵感源自生物体的柔软和灵活性。与传统的刚性机器人相比，连续体机器人由柔软的材料构成，能够自由变换形态和结构，并且可以被设计的非常微小，在医疗领域具有广泛的应用前景。

2、连续体机器人通常依靠驱动绳驱动。驱动绳一端固定在机器人上，另一端固定在电机轴上，由电机拉动驱动绳，进而控制机器人运动。通常情况下，驱动绳张力的评估需要依靠力传感设备。然而，力传感设备的引入会增加机器人本体体积，使机器人结构复杂化。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了一种连续体机器人驱动绳张力测量方法及装置、电子设备、存储介质和程序产品。

2、本公开一方面提供了一种连续体机器人驱动绳张力测量方法，包括：

3、获取预先构建的驱动绳张力与驱动电机的电流之间的映射关系，其中，连续体机器人包括多个连续体和与每个连续体对应的多根驱动绳，每根驱动绳由与其对应的电机驱动；

4、在利用上述电机驱动上述连续体机器人中的驱动绳移动，进而控制连续体机器人运动至预定状态的情况下，采集当前驱动电机的目标电流；

5、根据上述目标电流和上述映射关系，得到当前驱动绳张力。

6、根据本公开的实施例，上述在利用上述电机驱动上述连续体机器人中的驱动绳移动，进而控制连续体机器人运动至预定状态的情况下，采集当前驱动电机的目标电流包括：

7、在第一预定时长范围内，持续采集驱动上述电机的电流，得到多个第一初始电流；

8、计算上述多个第一初始电流的均值，得到上述目标电流。

9、根据本公开的实施例，上述映射关系是根据如下操作得到的：

10、在上述连续体机器人包括多个连续体和与每个连续体对应的多根驱动绳，每根驱动绳由与其对应的电机驱动的情况下，将力传感设备接入上述连续体机器人包括的驱动绳中；

11、驱动上述电机转动，逐步张紧上述驱动绳；

12、在上述驱动绳处于每个预定张紧状态的情况下，根据上述力传感设备，得到感测驱动绳张力，同时在第二预定时长范围内，持续采集驱动上述电机的电流，得到多个第二初始电流；

13、根据与多个预定张紧状态各自对应的上述感测驱动绳张力和上述多个第二初始电流，得到上述映射关系。

14、根据本公开的实施例，上述根据与多个预定张紧状态各自对应的上述感测驱动绳张力和上述多个第二初始电流，得到上述映射关系包括：

15、针对每个预定张紧状态，计算与上述预定张紧状态对应的多个第二初始电流的电流均值；

16、根据与多个预定张紧状态各自对应的上述感测驱动绳张力和上述电流均值，构建与感测驱动绳张力和电流均值相关的线性方程组；

17、利用最小二乘对上述线性方程组进行求解，得到上述映射关系。

18、根据本公开的实施例，在上述线性方程组包括的每个线性方程中，上述感测驱动绳张力和上述电流均值之间满足如下公式（一）中的关系：

19、                      （一）

20、其中，表征在上述驱动绳处于张紧状态i时，力传感设备测量得到的感测驱动绳张力，表征在上述驱动绳处于张紧状态i时，与张紧状态i对应的电流均值，k表征斜率，b表征截距。

21、根据本公开的实施例，上述根据与多个预定张紧状态各自对应的上述感测驱动绳张力和上述多个第二初始电流，得到上述映射关系包括：

22、针对每个预定张紧状态，计算与上述预定张紧状态对应的多个第二初始电流的电流均值和标准差；

23、根据与多个预定张紧状态各自对应的上述电流均值、上述标准差和上述目标驱动绳张力，得到上述映射关系。

24、根据本公开的实施例，在上述在利用上述电机驱动上述连续体机器人中的驱动绳移动，进而控制连续体机器人运动至预定状态的情况下，采集当前驱动电机的目标电流之前，还包括：

25、将上述力传感设备从上述驱动绳上拆除。

26、根据本公开的实施例，上述连续体机器人还包括：第一连续体部分和第二连续体部分，其中，上述第一连续体部分和上述第二连续体部分中的每个连续体部分均由预定数量的上述驱动绳来驱动。

27、根据本公开的实施例，每个连续体部分均包括多个控制环、多个连杆和多个两向节，其中，上述控制环固定在上述连杆上，并在四周均匀开孔供上述驱动绳穿过，上述控制环与上述两向节交替连接，上述两向节用于在上述预定数量的驱动绳驱动每个连续体部分移动时，实现每个连续体的弯曲和偏转。

28、本公开的另一方面提供了一种连续体机器人驱动绳张力测量装置，包括：

29、获取模块，用于获取预先构建的驱动绳张力与驱动电机的电流之间的映射关系，其中，连续体机器人包括多个连续体和与每个连续体对应的多根驱动绳，每根驱动绳由与其对应的电机驱动；

30、采集模块，用于在利用所述电机驱动所述连续体机器人中的驱动绳移动，进而控制连续体机器人运动至预定状态的情况下，采集当前驱动电机的目标电流；

31、得到模块，用于根据所述目标电流和所述映射关系，得到当前驱动绳张力。

32、本公开的另一方面提供了一种电子设备，包括：

33、一个或多个处理器；

34、存储器，用于存储一个或多个程序，

35、其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的方法。

36、本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

37、本公开的另一方面提供了一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括计算机可执行指令，上述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

38、根据本公开实施例提供的连续体机器人驱动绳张力测量方法，通过获取预先构建的驱动绳张力与驱动电机的电流之间的映射关系，连续体机器人包括多个连续体和与每个连续体对应的多根驱动绳，每根驱动绳由与其对应的电机驱动，在利用电机驱动连续体机器人中的驱动绳移动，进而控制连续体机器人运动至预定状态的情况下，采集当前驱动电机的目标电流，根据目标电流和映射关系，得到当前驱动绳张力的技术手段，可以在连续体机器人中不引入力传感设备的情况下，基于目标电流和映射关系，得到当前驱动绳张力，进而实现对连续体机器人的当前驱动绳张力的间接估计。相对于依靠力传感设备评估驱动绳张力的连续体机器人，简化了机器人的结构，减小了其体积。

1.一种连续体机器人驱动绳张力测量方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在利用所述电机驱动所述连续体机器人中的驱动绳移动，进而控制连续体机器人运动至预定状态的情况下，采集当前驱动电机的目标电流包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述映射关系是根据如下操作得到的：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据与多个预定张紧状态各自对应的所述感测驱动绳张力和所述多个第二初始电流，得到所述映射关系包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述线性方程组包括的每个线性方程中，所述感测驱动绳张力和所述电流均值之间满足如下公式（一）中的关系：

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据与多个预定张紧状态各自对应的所述感测驱动绳张力和所述多个第二初始电流，得到所述映射关系包括：

7.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述在利用所述电机驱动所述连续体机器人中的驱动绳移动，进而控制连续体机器人运动至预定状态的情况下，采集当前驱动电机的目标电流之前，还包括：

8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其中，所述连续体机器人还包括：第一连续体部分和第二连续体部分，其中，所述第一连续体部分和所述第二连续体部分中的每个连续体部分均由预定数量的所述驱动绳来驱动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，每个连续体部分均包括多个控制环、多个连杆和多个两向节，其中，所述控制环固定在所述连杆上，并在四周均匀开孔供所述驱动绳穿过，所述控制环与所述两向节交替连接，所述两向节用于在所述预定数量的驱动绳驱动每个连续体部分移动时，实现每个连续体的弯曲和偏转。

10.一种连续体机器人驱动绳张力测量装置，包括：