(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210969229.0 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 刘兆冰　韩吕鹏　彭柯瑞　陈天翼　 (74)专利代理 机构 武汉智嘉联合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 42231 专利代理师 张璐 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 基于Koopman算子的软体机器人控制方法、 装置、 设备及 介质 (57)摘要 本发明涉及一种基于Koopman算子的软体气 动机器人控制方法、 装置、 设备及介质， 其方法包 括： 获取软体气动机器人的滞后特征数据， 并基 于所述滞后特征数据构建离散时间非线性动态 模型； 利用Koopman算子逼近所述离散时间非线 性动态模型， 并构建基于Koopman算子 的SPAs模 型； 给定参考轨迹， 利用所述SPAs模型设计模型 预测控制器， 并利用所述模型预测控制器对软体 气动机器人进行动力学控制。 本发 明中的模型预 测控制器在处理SPAs的物理约束时仍能很好地 工作， 解决了软体气动机器人的迟滞问题， 实现 了更加精准的控制。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 115213908 A 2022.10.21 CN 115213908 A 1.一种基于Ko opman算子的软体气动机器人控制方法， 其特 征在于， 包括： 获取软体气动机器人的滞后特征数据， 并基于所述滞后特征数据构建离散时间非线性 动态模型； 利用Koopman算子逼近所述离散时间非线性动态模型， 并构建基于Koopman算子的SPAs 模型； 给定参考轨迹， 利用所述SPAs模型设计模型预测控制器， 并利用所述模型预测控制器 对软体气动机器人进行动力学控制。 2.根据权利要求1所述的基于Koopman算子的软体气动机器人控制方法， 其特征在于， 所述获取软体气动机器人的滞后特征数据， 并基于所述滞后特征数据构建离散时间非线性 动态模型， 包括： 采集软体气动机器人的输入气压数据与输出弯度 数据， 并基于输入输出数据构建离散 时间非线性动态模型。 3.根据权利要求1所述的基于Koopman算子的软体气动机器人控制方法， 其特征在于， 所述利用Koopman算子逼近所述离散时间非线性动态模型， 并构建基于Koopman算子的SPAs 模型， 包括： 利用Koopman算子逼近所述离散时间非线性动态模型， 求解软体气动机器人的Koopman 算子高维线性模型； 基于EDMD算法获取所述Koopman算子高维线性模型在有限维空间中的预设条件下的近 似矩阵； 利用所述近似矩阵构建基于Ko opman算子的SPAs模型。 4.根据权利要求1所述的基于Koopman算子的软体气动机器人控制方法， 其特征在于， 利用所述模型 预测控制器对软体气动机器人进行动力学控制， 包括： 利用所述模型 预测控制器在每一采样时刻求 解有限时域内的控制序列； 提取所述控制序列中的控制信号， 将所述控制信号发送至所述软体气动机器人， 以控 制所述软体气动机器人的运动姿态。 5.根据权利要求4所述的基于Koopman算子的软体气动机器人控制方法， 其特征在于， 所述模型 预测控制器包括预测环 节、 滚动优化环 节及反馈校正环 节。 6.根据权利要求5所述的基于Koopman算子的软体气动机器人控制方法， 其特征在于， 所述利用所述模型 预测控制器对软体气动机器人进行动力学控制， 具体包括： 通过所述滚动优化环节设定目标函数及预设约束条件， 求解在所述目标函数及预设约 束条件下的第一控制序列， 利用所述第一控制序列中的第一个控制信号作用到软体气动机 器人中， 以求 解下一时刻 在所述目标函数及预设约束条件下的第二控制序列， 循环此 过程； 通过所述预测环节对软体气动机器人的实际输出进行预测， 以获得软体气动机器人的 预测输出； 通过所述反馈校正环节将软体气动机器人的实际输出与 预测输出得到预测误差， 并基 于所述预测误差对软体气动机器人未来时刻的预测输出进 行修正， 以利用修正后的预测输 出进行闭环反馈控制。 7.根据权利要求1所述的基于Koopman算子的软体气动机器人控制方法， 其特征在于， 所述方法还 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115213908 A 2对所述控制方法进行验证处 理。 8.一种基于Ko opman算子的软体气动机器人控制装置， 其特 征在于， 包括： 非线性动态模型构建模块， 用于获取软体气动机器人的滞后特征数据， 并基于所述滞 后特征数据构建离 散时间非线性动态模型； SPAs模型构建模块， 用于利用Koopman算子逼近所述离散时间非线性动态模型， 并构 建 基于Koopman算子的SPAs模型； 控制模块， 用于给定参考轨迹， 利用所述SPAs模型设计模型预测控制器， 并利用模型预 测控制器对软体气动机器人进行动力学控制。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括存储器和处理器， 其中， 所述存储器， 用于存储程 序； 所述处理器， 与所述存储器耦合， 用于执行所述存储器中存储的所述程序， 以实现上述 权利要求1至7中任一项所述基于Ko opman算子的软体气动机器人控制方法中的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 用于存储计算机可读取的程序或指令， 所 述程序或指令被处理器执行时， 能够实现上述权利要求1至7中任一项所述基于Koopman算 子的软体气动机器人控制方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115213908 A 3