[发明专利]一种基于遗忘因子动态参数的机器人柔顺装配控制方法

说明书

本发明提供了一种基于遗忘因子动态参数的机器人柔顺装配控制方法，包括基于视觉定位获取初始运动轨迹，然后基于遗忘因子函数动态改变阻抗控制初始位置值，然后基于阻抗控制获取机器人末端运动位置，最后利用机器人逆运动学获取机器人关节控制角度的整个安防机器人柔顺装配控制流程。本发明定义了一种阻抗控制函数，能够实时依据上一步末端规划位置与初始期望规划位置动态改变下一步期望规划位置，减小阻抗力，避免因较大的位置偏差产生的大阻抗力导致对接振荡的问题。

技术领域

本发明涉及机器人柔顺装配控制技术，尤其涉及一种用于安防机器人利用机械臂自主对于有较大初始位姿偏差的装置进行柔顺装配的控制方法。

背景技术

随着机械化、信息化、智能化技术推进发展，利用机器人辅助和代替武警执行危险的固定勤务、重大活动安保、反恐行动、搜排爆炸物等安防任务，是我国武警装备发展的必然趋势与重要目标，也是世界各国发展的重点方向和研究热点。安防机器人也朝着智能化、人-机协同、多功能化的方向发展。安防机器人不再仅仅执行巡查任务，越来越丰富的任务类型对机器人作业能力也提出了新的要求。

安防机器人在执行反恐及搜排爆任务的过程中可能遇到装置装配的任务作业。装置装配指机器人末端夹持或抓取特定装置将其固定安装在另一部件上。此任务对于装配精度要求很高，一旦位置发生偏差，则会导致装置卡住无法完成装配。而机器人视觉、机械及控制不可避免的会存在误差，纯位置控制无法完成组装工作。因此，目前多采用力柔顺装配的方案，机器人根据装配过程中接触力的情况，实时调节运动方向，以完成装配作业。

中国专利申请第20171084022.3号公开了一种基于赫兹弹性模型的机器人主动力柔顺销孔对接装配方法，该方法根据力柔顺控制方式进行机器人主动力柔顺销孔的自动对接，机器人在导向销孔的导引下，基于弹性接触数学模型和摩擦模型进行控制，实时校正机器人末端位姿信息，完成被安装设备或舱板安装面与被安装面贴合工作，解决了航天器装配中大型仪器设备及舱板的力柔顺安装问题，提高装配质量和装配效率。

中国专利申请第20191002267.8号公开了一种用于自组装任务的空间机械臂柔顺装配控制方法，基于漂浮基座空间机械臂动力学模型获得空间机械臂自组装封闭链结构的阻抗控制规律，可实现控制机械臂输出力矩的同时完成封闭链结构的柔顺阻抗控制，保证舱体-机械臂-底座组成的封闭链结构的位置和姿态的柔顺稳定，从而实现空间机械臂稳定可靠进行舱体自组装任务的目标。

当需要装配的装置存在较大的初始偏差时，现有的柔顺技术能够在对接初始阶段实现机械臂末端姿态调节，避免对接失败。但位姿偏差会产生阻抗力，较大的初始位姿偏差会在机器人末端产生较大的阻抗力，可能引起振动从而对柔顺装配过程的稳定性产生严重影响。现有的技术方案均没有依据大偏差情况下的装配特点进行特殊设计，在实际使用中可能出现问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于安防机器人利用机械臂自主对于有较大初始位姿偏差的装置进行柔顺装配的控制方法。

本发明的技术方案如下。

本发明第一方面提供了一种基于遗忘因子动态参数的机器人柔顺装配控制方法，包括：

步骤S1，视觉引导靠近，获取平衡位置初始值；

步骤S2，基于阻抗控制原理对装配插入阶段进行建模；

步骤S3，依据遗忘因子动态计算阻抗控制平衡位置；

步骤S4，基于阻抗控制补偿量控制机器人运动。

在所述步骤S1中，所述机器人依靠视觉对需要柔顺安装的部件进行识别定位，初步靠近装配位置；根据识别定位结果，机器人生成末端运动轨迹的期望位置、速度、加速度，并参照该轨迹进行运动。

在所述步骤S2中，采用“质量-弹簧-阻尼”模型对机器人装配过程进行建模，末端阻抗运动公式如式（1）所示