[发明专利]一种双臂协作机器人的双臂传接位置选取方法

说明书

一种双臂协作机器人的双臂传接位置选取方法，属于智能机器人领域。该方法首先，获取所述主臂与从臂的初始位姿；其次，通过主从臂的初始位姿和主从臂在目标位置处所需满足的相对位姿约束，建立求取主从臂最佳传接位置的优化模型；最后，采用改进的遗传算法对所建立的最佳传接位置优化模型进行求解，得到所述主臂与所述从臂的最佳传接位置。本发明实现了所述主臂与所述从臂的末端执行器改变较小的位姿即可到达传接位置，完成物体的传接操作，从而提高双臂协作机器人传接物体的效率，使双臂操作能够运用到更多的场合，并能安全、准确、高效的完成任务。

技术领域

本发明属于智能机器人领域，具体涉及一种双臂协作机器人的双臂传接位置选取方法。

背景技术

机器人被广泛应用于汽车组装、3C制造、服务行业、医疗制药等行业。而近年来，随着机器人应用范围的扩大，工作环境日益复杂，各种新的操作任务对机器人的操作能力提出了更高的要求。比如，让机器人与人类协同完成工业生产任务，因此顺应市场的需求诞生了轻便灵活的“协作机器人”。协作机器人又可以分为单臂机器人与双臂机器人。相对于单臂机器人，双臂机器人拥有更多的自由度和复杂的结构，提高了机器人的灵活性和通用性。通过双臂之间的配合，可以完成如双臂协同搬运、轴孔装配、双臂分拣等单臂难以完成的任务。单双臂协作机器人并不是简单的把两个单臂机器人组合在一起，而是将其作为一个独立的机器人系统，双臂之间存在着高度的协调关系。双臂之间的物体传接是双臂协作技术的一种。通过双臂之间的传接配合，能够增大单臂的工作范围，提高工具的重复利用率，因此机器人双臂之间的物体传接技术拥有广泛的应用前景。由于机器人双臂进行传接操作时初始位置的不同，双臂的传接位置并不是固定的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种双臂机器人双臂传接位置的选取方法。通过为机器人双臂之间的物体传接选取合适的传接位置，该传接位置与双臂的初始位置的距离最小，使得双臂变化较小的位姿，即可到达传接位置，并且在此位置满足双臂同时抓取物体的运动学约束。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种双臂协作机器人的双臂传接位置选取方法，该方法由待传接物体的形状，获取双臂协作机器人双臂的末端执行器在传接位置处所需满足的相对位姿约束信息，其中设置双臂协作机器人的双臂中持物机械臂为主臂，另一个机械臂为从臂；获取所述主臂与从臂的初始位姿；通过所述主臂与从臂的初始位姿和主臂与从臂在目标位置处所需满足的相对位姿约束，建立求取所述主臂与所述从臂最佳传接位置的优化模型，该优化模型是通过优化机械臂末端执行器从初始位姿到传接位置处位姿变化幅度建立的；根据所述优化模型建立待优化的适应度函数，根据适应度函数，通过使用改进的遗传算法进行迭代训练，获得所述主臂与所述从臂的最佳传接位置，使得在最佳传接位置处进行传接，机器人双臂末端执行器从从初始位姿移动到传接位置处，位姿变化幅度最小。该方法的整个实施过程可分为两个阶段，第一阶段，建立求取所述主臂与所述从臂最佳传接位置的优化模型；第二阶段，使用改进的遗传算法对所建立的最佳传接位置优化模型进行求解，得到所述主臂与所述从臂的最佳传接位置。具体步骤如下：

第一步，建立主臂和从臂的末端执行器坐标系，分别用{E₁}、{E₂}表示，根据物体的形状确定双臂的末端执行器同时抓取物体时，{E₁}与{E₂}所需满足的相对位姿约束表示在传接位置处，双臂末端执行器同时抓取物体所满足的相对位姿约束。

第二步，获取主臂与从臂的初始位姿，通过机械臂关节处的角度传感器反馈得到关节角数据，再通过机械臂正运动学方程获得双臂在笛卡尔空间下的位姿T_init。对于单臂来说，单臂末端执行器的位姿T可用一个4×4的矩阵来表示，T为表示空间位姿的齐次变换矩阵：

其中，R为表示姿态的3×3旋转矩阵；P为表示位置的3×1向量；0^T为1×3的0矩阵。