[发明专利]一种基于多机器人协同操作的自适应模糊力跟踪控制方法

说明书

本发明提供了一种基于多机器人协同操作的自适应模糊力跟踪控制方法，包括：第一步通过目标操作物的位置信息，根据闭链形成的位置约束分别求取每一机器人末端协调位置的约束方程，以得到每一机器人的末端期望位姿；第二步根据每一机器人进行逆运动学求解，求取执行每一机器人协调操作所需的各关节转角控制指令，得到每一机器人自身当前各关节的期望角度；第三步建立导纳控制模型，进行多机器人的力跟踪控制；第四步在所建立的导纳控制模型中引入学习率η，通过模糊控制器根据目标操作物的动态变化对η进行自适应调节，进行多机器人的力跟踪控制。本发明的多机器人进行闭链约束下的协同操作时，能够实现机器人及时补偿跟踪误差，提高力跟踪精度。

技术领域

本发明属于多机器人控制系统技术领域，具体涉及一种基于多机器人协同操作的自适应模糊力跟踪控制方法。

背景技术

随着工业生产任务的复杂化和多样化，多机器人协作系统已显示出更强大的操作能力，更灵活的系统结构和更强大的协作能力。因此，多机器人协作已成为机器人控制的重要挑战。此外，随着力控技术的发展，对于环境信息确定或者已知的应用场合，经典的力控制策略已经得到了广泛的应用，如阻抗控制或者混合控制位置力协调控制等。

但对于非结构化环境而言，接触作业时的环境可能是不同的材料或者未知材料，也可能是未知形状的曲面，或者更为复杂多变的接触环境，对各种未知特性的环境要建立完善的环境非常困难，所以进行力控制的难度也大大增加。

因此研究能够面向复杂工况适应动态变化环境的自适应力控制方法具有重要意义，基于此，本发明特提出一种基于多机器人协同操作的自适应模糊力跟踪控制方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于多机器人协同操作的自适应模糊力跟踪控制方法，针对复杂未知的非结构环境，多机器人进行闭链约束下的协同操作时，能够实现机器人及时补偿跟踪误差，将每个机器人末端的操作力控制在期望的范围内，进而提高力跟踪精度。

本发明的具体技术方案是：

一种基于多机器人协同操作的自适应模糊力跟踪控制方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：通过目标操作物的位置信息，根据闭链形成的位置约束分别求取每一机器人末端协调位置的约束方程，以得到每一机器人的末端期望位姿；

第二步：根据每一机器人进行逆运动学求解，求取执行每一机器人协调操作所需的各关节转角控制指令，得到每一机器人自身当前各关节的期望角度；

第三步：建立导纳控制模型，将每个机器人末端的力等效为输入的位置、将每个机器人末端的力误差等效为姿态增量，进行多机器人的力跟踪控制；

第四步：在所建立的导纳控制模型中引入学习率η，通过模糊控制器根据目标操作物的动态变化对η进行自适应调节，进行多机器人的力跟踪控制。

根据本发明的另一种具体实施方式，第一步中多机器人所满足的约束方程为：

其中，n≥3；

其中，^BT_On为第n个机器人基坐标系相对于全局坐标系的位姿转换矩阵；

其中，^OnT_En为第n个机器人末端坐标系相对于基坐标系的位姿转换矩阵；

其中，^EnT_L为工件坐标系相对于第n个机器人末端坐标系的位姿转换矩阵。

根据本发明的另一种具体实施方式，第三步中建立导纳控制模型将机器人与力传感器构成的系统建模构建为“质量—阻尼—弹簧”二阶系统，将环境建模构建为一阶弹簧系统，并建立如下方程：