[发明专利]一种大场景下的双移动机械臂协同加工高精度控制方法

说明书

本发明公开了一种大场景下的双移动机械臂协同加工高精度控制方法，包括完成双移动机械臂控制系统硬件组态配置并建立各部分坐标系转换关系，建立笛卡尔空间下末端位姿至目标坐标系的平移及旋转误差模型，构建考虑扰动的单侧移动机械臂位姿误差的运动学控制模型，提出基于滑模控制理论及交叉耦合误差模型的双移动机械臂系统协同控制器设计方法，实现考虑系统外部不确定项存在的情况下的定位误差及一致性误差同步收敛。本发明对多源外部扰动及系统不确定项均有较好的鲁棒性，可以满足大型复杂构件多机械臂系统协同装配过程中的相对定位精度要求。

技术领域

本发明属于多机器人协同控制技术领域，具体涉及一种大场景下的双移动机械臂协同加工高精度控制方法。

背景技术

大型复杂构件通常具有尺寸大、形状复杂及外部安装设备安装表面间相对定位精度要求较高等特征，对基础制造装备的加工能力提出了严峻挑战。近几年，小型加工单元原位作业模式的兴起，在大型结构件的制孔、磨抛、喷涂、装配等作业中得到应用，相比于大型龙门机床及单一机器人制造单元，多移动机械臂系统在生产线建造成本及时间空间分布上优势明显。

然而，加工大型复杂构件上两有较高相对定位精度的安装面时，单一移动机械臂系统转换工位后逐个加工待加工区域，会受到基坐标系标定误差等重复标定误差的影响；双移动机械臂系统协同加工时，不仅受到系统不确定性、多源外部扰动与视觉系统有效测量范围的影响，还可能致使随机产生的单侧机械臂重复定位误差叠加，导致协同精度无法满足设计需求。因此，需对大场景下的双移动机械臂系统施加高精度协同运动学控制方法。

公开号CN201910534053.4的专利公开了一种多工业机器人协同焊接控制方法，基于一台移动式工业机器人和多台焊接机械臂的结构设计，该方法通过不同的控制信号控制PLC逻辑程序的不同流转，最终实现移动式工业机器人与移动机械臂、多移动机械臂之间时序同步或异步协同运动。

公开号CN105195864A的专利公开了一种用于双焊缝弧焊焊接的双机器人工作站，该工作站是一种双缝双弧焊焊接系统，该系统控制层面配置双机器人，实行两个机器人同步控制，解决了手工焊接对称焊缝盒段构件中的不规则焊缝存在的焊接质量稳定性差，焊接变形大、零件加工周期长等问题。

但是以上专利存在以下两个不足：

(1)均应用于焊接领域，对单机械臂加工精度及多台机械臂相对定位精度要求较低，不能满足制孔、铆接及铣削等精度要求较高的作业领域的作业要求；

(2)均仅对硬件组态及控制时序进行了研究，并未对定位精度及协同精度提升提出解决方案，缺乏进一步提高机器人精度的能力。

文献“Position synchronised control of multiple robotic manipulatorsbased on integral sliding mode.International Journal of Systems Science,2014,45(3):556-570.”研究了多机械臂系统的一致性误差模型及交叉耦合误差模型，并在此基础上提出了一种基于滑模控制理论的协同控制方法，但是在实际应用中，该方法存在以下不足：

(1)机械臂并未建立笛卡尔空间下的误差模型，且运动学模型的准确性并没有做出探讨与研究；

(2)仅限于多个机械臂系统的离散点位的位置误差，对于空间中的末端执行器位姿六维向量定义方式并未作出讨论，实际应用效果无法达到预期。

发明内容