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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开一种应急救援环境下重载机械臂人机共享控制方法，包括实时获取操作者的肌电信号、眨眼频率、操作时长、操作年龄和操作速度评估操作者状态，获取机械臂末端的最大位移变化差、加速度、载荷、移动速度和转角信息评估机械臂状态，根据操作时间要求、目标定位精度和负载要求信息评估应急救援任务难易程度，采用加权和sigmoid函数相结合的方式，构建考虑操作者状态、机械臂状态和应急救援难易程度的人机互信模型，实时获取人机互信度，将人机互信度和机械臂与目标物体间的距离作为T‑S模糊控制器的输入，依据模糊规则动态决策出人机共享控制权重，提高应急救援环境下重载机械臂的救援效率，保障救援人员的安全。

主权项：1.一种应急救援环境下重载机械臂人机共享控制方法，其特征在于，包括：S1、实时获取操作者的肌电信号e、眨眼频率f、操作时长t、操作年龄a和操作速度r，重载机械臂末端的最大位移变化差z、加速度p、载荷g、移动速度v和转角数据信息；S2、根据采集到的操作者的肌电信号e、眨眼频率f、操作时长t、操作年龄a和操作速度r数据信息评估操作者状态，通过重载机械臂末端的最大位移变化差z、加速度p、载荷g、移动速度v和转角数据信息评估机械臂状态，根据操作时间要求y、目标定位精度b和负载要求m评估应急救援任务难易程度F，采用加权和sigmoid函数相结合的方式，构建考虑操作者状态、机械臂状态、应急救援任务难易程度的人机互信模型，实时获取人机互信度T；S3、将人机互信度T和机械臂与目标物体间的距离L作为T-S模糊控制器的输入，依据模糊规则动态决策出人机共享控制权重α；S4、将操作者与智能控制系统输出的操作杆控制信号Uc、Ud分别与共享控制权重α和1-α加权，得到实际的操作杆控制信号Usc，实现对应急救援环境下重载机械臂的人机共享控制；步骤S2中，操作者状态由操作者疲劳程度P以及操作者熟练度S评估；所述操作者疲劳程度P由操作者的肌电信号e、眨眼频率f和操作时长t三种数据通过加权求和方法构建； 其中，k11、k12和k13分别表示操作者肌电信号、眨眼频率和操作时长的归一化系数，emax、fmax和tmax分别表示操作者肌电信号、眨眼频率和操作时长的最大值，k14是操作者疲劳程度的归一化系数，且k11、k12、k13、k14和P∈[0,1]；所述操作者熟练度S由操作者的操作年龄a和执行任务时的操作速度r构建，当刚开始执行任务时，操作者熟练度S随着操作速度r的增加而增加，但当操作速度r大于某一固定值时，操作者熟练度S随之减小； 其中，k21和k22分别表示操作年龄和操作速度的归一化常系数，Smax、Smin∈[0,1]，分别表示操作者熟练度的最大值和最小值；步骤S2中，机械臂状态由机械臂的操控稳定性Ra和避障安全性Rb评估；机械臂的操控稳定性Ra由最大位移变化差z、末端加速度p、末端载荷g通过加权求和方法构建； 其中，k31、k32和k33分别表示机械臂最大位移变化差、末端加速度以及末端载荷的归一化系数，zmax、pmax和gmax分别表示最大位移变化差、末端加速度和末端载荷的最大值，k34是机械臂操控稳定性的归一化系数，且k31、k32、k33、k34和Ra∈[0,1]；避障安全性Rb由机械臂末端的移动速度v、转角通过加权求和方法构建； 其中：k41、k42分别表示机械臂移动速度、转角的归一化系数，vmax和分别表示机械臂末端的移动速度和转角的最大值，k43是机械臂避障安全性的归一化系数，且k41、k42、k43和Rb∈[0,1]；步骤S2中，应急救援任务难易程度F由机械臂操作时间要求y、目标定位精度b以及负载要求m通过加权求和方法构建； 其中：k51、k52和k53分别表示机械臂操作时间要求、目标定位精度以及负载要求的归一化系数，ymax表示机械臂操作时间要求的最大值，k54是应急救援环境任务难度的归一化系数，且k51、k52、k53、k54和F∈[0,1]；步骤S2中人机互信度 其中：P为操作者疲劳程度，S为操作者熟练度，Ra为机械臂的操控稳定性，Rb为机械臂的避障安全性，F为应急救援任务难易程度。

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权利要求：

百度查询： 中国矿业大学 一种应急救援环境下重载机械臂人机共享控制方法