[发明专利]一种双臂机器人协同遥操作控制方法

说明书

本发明提出一种双臂机器人协同遥操作控制方法，该控制模式由主端的单个操作者操作两个手控器对从端的双臂机器人进行操控，通过将主端操作者的操作手控器的位置、速度和力信息传递到从端机器人，从端机器人根据主端发送的信息进行协调控制，通过控制实现与主端信息保持一致，并将反馈信息反馈给主端手控器及操作者。本发明采用相对阻抗的方式描述主端的协同操作，并将该方式作为从端双臂机器人协同操作的控制因子，实现主从协同操作行为的一致性。该操作模式还可以适用于除双臂机器人之外的多臂机器人的协同遥操作的控制。

技术领域

本发明涉及一种双臂机器人协同遥操作控制方法，属于遥操作技术领域。

背景技术

目前装配和维修技术是国家战略需求所需要发展的重要技术之一。遥操作技术作为一种通过操控手段对于远程的机器人进行直接操控的技术在核环境、深海环境、太空环境等中发挥着重要的作用，该技术对于目前机器人智能程度不够、难以担负复杂操控任务的局面起到了很好的补充作用。

目前遥操作技术的适用对象主要是单机械臂机器人和无人机等，采用单臂机器人进行遥操作控制并完成操作任务，只能对于任务顺序执行或者解决不存在动力学耦合的协同操作，如果在操作过程中存在多个操作对象则很难对存在耦合对象的目标进行操作。进一步，如果操作对象在操作过程中发生移动，单独操作模式难以应对协同操作行为，从而有可能对于目标造成破坏。

采用多臂机器人具有负载能力大，操作范围广，适应操作场景多的优点，但是多/双臂机器人的协同遥操作少有相关的研究技术。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种双臂机器人协同遥操作控制方法，该控制模式由主端的单个操作者操作两个手控器对从端的双臂机器人进行操控，通过将主端操作者的操作手控器的位置、速度和力信息传递到从端机器人，从端机器人根据主端发送的信息进行协调控制，通过控制实现与主端信息保持一致，并将反馈信息反馈给主端手控器及操作者。

本发明的技术方案为：

所述一种双臂机器人协同遥操作控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立主端操作者和手控器、从端机械臂与环境的动力学模型：

其中i表示第i个主端手控器或第i个从端机械臂，i＝1,2，M_mi,和G_mi分别表示主端手控器i的质量参数，向心力参数和重力参数，q_mi,表示主端手控器i的关节角度，角速度和角加速度，d_mi(t)表示主端手控器i的扰动力，F_mi(t)表示作用在主端手控器i的作用力，F_msi(t)表示作用在主端手控器i的控制力，J_mi表示主端的雅克比矩阵，其中符号(A)^T表示矩阵A的转置；M_si,和G_si分别表示从端机械臂i的质量参数，向心力参数和重力参数，q_si,表示从端机械臂i的关节角度，角速度和角加速度，d_si(t)表示从端机械臂i的扰动力，F_si(t)表示作用在从端机械臂i的作用力，F_csi(t)表示作用在从端机械臂i的控制力，J_si表示从端的雅克比矩阵；

步骤2：建立主端手控器的控制力模型为