[发明专利]一种力协调的多臂机器人柔顺控制方法

说明书

本发明一种力协调的多臂机器人柔顺控制方法，属于机器人控制领域。本发明利用阻抗控制方法建立多臂之间力和位姿的协调控制关系，同时为了保证力协调的精确性，采用位姿同步控制的思想，建立多机械臂之间的力同步控制器；根据机械臂与物体、机械臂与机械臂之间的接触力关系，设计以绝对力误差、同步力误差以及耦合力误差作为输入的同步阻抗控制器，从而实现基于力的多臂机器人系统协调柔顺特性，进而保证多臂机器人末端力的同步柔顺性，提高了多机械臂的协调控制性能。

技术领域

本发明涉及到机器人的控制领域，尤其涉及一种力协调的多臂机器人柔顺控制方法。

背景技术

当多臂机器人力耦合情况下完成一个操作任务时，不仅需要保证机械臂的安全性，还需要保证操作物体的安全性，单臂柔顺控制可以保证机械臂的末端操作安全，但是当多个机械臂同时操作物体时，由于机械臂与操作物体的期望接触力和实际接触力之间存在误差，物体存在受力过大或者过小的可能性，导致物体的安全性将无法保证。

近年来，随着力控制的需求越来越大，机器人的操作任务需求也从单一的位置控制需求，逐渐发展为位置和力的同时需求的阶段。尤其是在多臂力耦合完成操作任务的情况下，多臂力协调控制变得更加重要，多臂力协调控制可以有效保证力的协调关系，但是仅有力的协调关系，机械臂的位姿精度将无法保证，从而降低了多机械臂的协调控制性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种力协调的多臂机器人柔顺控制方法，以提高多机械臂的协调控制性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种力协调的多臂机器人柔顺控制方法，机器人有N个机械臂T＝{t₁，t₂，…，t_i，…，t_N}，1iN，t_i表示第i个机械臂，该控制方法具体包括以下步骤：

步骤S10，由机械臂的操作任务得到机械臂末端期望接触力；

步骤S11，通过安装在机械臂末端的六维力矩传感器测量得到机械臂末端实际接触力；

步骤S12，由机械臂的操作任务得到机械臂末端期望位姿；

步骤S13，通过机械臂关节角度传感器得到机械臂关节绝对角度；

步骤S14，以步骤S10得到的所述机械臂末端期望接触力、步骤S11得到的所述机械臂末端实际接触力、步骤S12得到的所述机械臂末端期望位姿以及步骤S13得到的所述机械臂关节绝对角度作为输入条件，设计基于力的多机械臂同步阻抗控制器；

步骤S15，根据步骤S14设计的所述基于力的多机械臂同步阻抗控制器的输出结果，实现机械臂闭环控制。

进一步的，所述步骤S14的具体过程如下：

步骤S140，根据步骤S10得到的所述机械臂t_i-1，机械臂t_i，机械臂t_i+1末端期望接触力和步骤S11得到的所述机械臂t_i-1，机械臂t_i，机械臂t_i+1末端实际接触力以及同步控制的思想，得到机械臂t_i末端力误差、同步力误差和同步力耦合误差；

步骤S141，根据步骤S140得到的所述机械臂t_i末端力误差、同步力误差和同步力耦合误差得到机械臂t_i末端力补偿量；

步骤S142，设计机械臂末端同步阻抗控制器，所述控制器以步骤S141得到的所述机械臂t_i末端力补偿量作为输入条件，建立多机械臂同步力与运动学之间的关系；