[发明专利]一种多冗余度机械臂系统的协同控制方法与装置

说明书

本发明涉及机械臂控制领域，提出一种多冗余度机械臂系统的协同控制方法与装置。所述控制方法包括：确定多冗余度机械臂系统中的目标冗余度机械臂；获取所述目标冗余度机械臂的相邻冗余度机械臂的位置信息；获取所述目标冗余度机械臂的参考点轨迹信息；根据所述位置信息和所述参考点轨迹信息按照预设的规则构建所述目标冗余度机械臂对应的雅可比矩阵等式；根据二次型优化和标准二次规划方法确定所述目标冗余度机械臂的控制信号；根据所述控制信号控制所述目标冗余度机械臂，使得所述目标冗余度机械臂的可操作度最大化。利用本发明实施例提出的协同控制方法，可在通信受限的情况下实现多机械臂系统的可操作度最大化分布式协同控制。

技术领域

本发明涉及机械臂控制领域，具体涉及一种多冗余度机械臂系统的协同控制方法与装置。

背景技术

冗余度机械臂具有自由度大于任务空间所需最少自由度的特性，广泛应用于装备制造、产品加工、机器作业等国民经济生产活动中，相较于传统的人工作业能大幅提高生产效率。当冗余度机械臂执行任务时，如何使得机械臂的可操作性最优化，以最大限度地躲避奇异，这种问题叫做机械臂可操作度最大化问题，在冗余度机械臂的运动规划中应当尽量保证可操作度的最大化。

在医疗手术、汽车装配等应用领域中，通常需要使用由多个冗余度机械臂组成的多冗余度机械臂系统，因此如何对多冗余度机械臂系统进行协同控制，保证多冗余度机械臂系统中各个冗余度机械臂可操作度的最大化，成为人们必须考虑的问题。

目前，在广阔的操作环境中，多冗余度机械臂系统中各个冗余度机械臂因距离以及通信负载的限制，通常不具有全局通信的能力，此外，控制中心也难以接入所有机械臂进行直接通信。在大规模环境下，冗余度机械臂之间有可能因为数量较多导致通信负载过大而难以通信，进而导致信息不能随时、随地进行共享，严重阻碍多机械臂系统的可操作度最大化分布式协同控制。

发明内容

本发明提出一种多冗余度机械臂系统的协同控制方法与装置，旨在解决如何在通信受限的情况下实现多机械臂系统的可操作度最大化分布式协同控制的问题。

本发明实施例第一方面提供了一种多冗余度机械臂系统的协同控制方法，所述多冗余度机械臂系统包括两个以上的冗余度机械臂，所述两个以上的冗余度机械臂在通信拓扑图中连通；

所述控制方法包括：

确定所述两个以上的冗余度机械臂中至少一个冗余度机械臂为目标冗余度机械臂；

获取所述目标冗余度机械臂的相邻冗余度机械臂的位置信息，所述相邻冗余度机械臂与所述目标冗余度机械臂在通信拓扑图中相邻连接；

获取所述目标冗余度机械臂的参考点轨迹信息，所述参考点轨迹信息由预设的目标参考点和所述目标参考点的期望轨迹确定；

根据所述位置信息和所述参考点轨迹信息按照预设的规则构建所述目标冗余度机械臂对应的雅可比矩阵等式；

在所述雅可比矩阵等式、障碍物躲避不等式、关节角度极限和关节速度极限的约束下，根据二次型优化和标准二次规划方法确定所述目标冗余度机械臂的控制信号；

根据所述控制信号控制所述目标冗余度机械臂，使得所述目标冗余度机械臂的可操作度最大化。

本发明实施例第二方面提供了一种多冗余度机械臂系统的协同控制装置，所述多冗余度机械臂系统包括两个以上的冗余度机械臂，所述两个以上的冗余度机械臂在通信拓扑图中连通；

所述控制装置包括：

目标机械臂确定模块，用于确定所述两个以上的冗余度机械臂中至少一个冗余度机械臂为目标冗余度机械臂；

位置信息获取模块，用于获取所述目标冗余度机械臂的相邻冗余度机械臂的位置信息，所述相邻冗余度机械臂与所述目标冗余度机械臂在通信拓扑图中相邻连接；