[发明专利]网络化机器人协同控制方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明涉及机械臂控制领域，提供了一种网络化机器人协同控制方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：根据机器人的运动学和动力学建立单个机械臂的欧拉拉格朗日系统模型，并依据图论的知识设计各机器人的通讯关系的网络拓扑图；依据物理结构和外部环境等限制条件，设计约束条件及相应的约束函数；设计状态约束下的协同控制算法，控制算法主要分为两层，一层为估计层，一层为本地控制层，分别实现各机器人之间的通讯需要和在所需的约束条件之内设计控制器输入使得机器人的各个关节跟踪到估计层估计出的关节位置。本发明方法能够克服受限于物理结构和外在环境等约束条件下，多个欧拉拉格朗日机器人协同完成任务的问题。

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种网络化机器人协同控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在工业领域，操纵多个机器人协同完成任务对于提高生产的自动化程度以及提升所生产的工件精度有十分重要的意义。随着时代发展，机器人最大的应用市场逐步从汽车等领域向传统制造业、服务行业、特种作业等方面发展。因此，提升多机器人的协同控制水平，同时不断提高控制系统的精度以及在复杂高危的特殊环境下提高工作效率，减少人员安全威胁正是机器人控制领域的目标。

在实际应用中，单个机器人能够完成的任务较少，因此考虑网络化机器人协同控制，结合图论知识，将多个机器人之间的通讯关系建立为一个通讯拓扑图。通过设计基于拓扑图的算法实现各个机器人之间的网络化通讯要求，提升了机器人能够完成的任务多样性，拓宽了实际应用范围。

在多机器人协同完成任务的过程中，本身物理结构和外部环境的限制，机器人通常无法完成特定的任务。因此，在设定协同控制算法之前，设计机器人关节状态的约束量是十分必要的。通过设计状态约束下的机器人协同控制算法，能够在机器人完成任务之前给定约束量，使得机器人在给定的约束条件完成所需的任务，提升了方法的实用性，

相比于之前的专利成果，使用衰减函数的方式解决状态约束的情况，提升了控制方法的新颖性。

因此，结合上诉的工业实际应用上的需求，设计一种状态约束下的网络化欧拉拉格朗日机器人的协同控制方法具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对工业上多机械臂协同作业的时候，受限于物理结构和外在环境的约束条件，无法完成任务的缺陷，提供一种状态约束下的网络化欧拉拉格朗日机器人的协同控制方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：构造一种状态约束下的网络化欧拉拉格朗日机器人协同控制方法，包括以下步骤：

根据机器人动力学，建立带有未知扰动项的2自由度欧拉拉格朗日机器人的动力学方程；

根据图论的知识，建立各机器臂之间的通迅有向拓扑图，所述通讯有向拓扑图用于描述机器臂之间的信息交互；

根据机械臂自身的物理结构和生产的外部环境限制条件，设计约束条件及相应的约束函数；

根据所述动力学方程和所述通讯有向拓扑图，建立状态约束下网络化欧拉拉格朗日机器人的协同控制算法，所述协同控制算法包括：估计层的控制算法和本地控制层的控制算法；

根据所述估计层的控制算法，实现各机器人之间的通讯需要以及实时得到目标机械臂的轨迹；

根据所述本地控制层的控制算法，通过控制器输入使机器臂的各关节跟踪到所述估计层估计出的关节位置并使各关节在约束条件内。

优选地，所述动力学方程的表达式为：