[发明专利]一种移动机械臂分散集中自主切换控制方法

摘要

本发明涉及一种移动机械臂分散集中自主切换控制方法，首先对移动机械臂建立世界坐标系和车载坐标系，获取移动机械臂的当前位姿，然后针对不同的控制策略对系统建立运动学和动力学模型，并设计分散集中控制自主切换器，通过对移动机械臂和可移动平台的协调控制，最终完成既定任务。该方法解决了针对不同的控制任务，在分散、集中控制之间选择一个合理的控制方案，保证在可移动平台和机械臂之间协调控制下任务的顺利完成，进而提高在未知外扰、环境时变、避障等不确定性因素影响下，移动机械臂的控制性能。本发明可广泛用于工业生产，医疗辅助等应用领域，还可拓展针对水下机器人、飞行机器人等不同对象的研究。

主权项

一种移动机械臂分散集中自主切换控制方法，其特征在于主要包括以下步骤：A：对移动机械臂建立世界坐标系和车载坐标系，获取移动机械臂的当前位姿；移动机械臂的当前位姿是依靠平台上的传感装置和建立的坐标系确定的；世界坐标系用于确定移动机械臂在世界坐标中的位置；车载坐标系用于确定移动机械臂在行进过程中由传感器测量出的物体相对于移动机械臂的位置；B：由A步骤获取的移动机械臂的当前位姿，分别搭建分散控制模式和集中控制模式下移动机械臂的运动学模型和动力学模型，并根据搭建的运动学模型和动力学模型进行轨迹规划；当采用分散控制模式时，对机械臂和可移动平台分别进行控制，包括对可移动平台的路径规划，并利用D‑H方法对机械臂建立运动学模型，进而对机械臂进行轨迹规划；当采用集中控制模式时，首先通过对机械结构和运动特性的分析，建立整体系统的运动学模型，然后利用拉格朗日力学法建立动力学模型，并在此模型基础上对机械臂和可移动平台进行协调控制，最后，采用人工势函数方法驱使移动机械臂系统完成运动规划任务；C：设计出分散集中自主切换控制器并根据分散集中自主切换控制器目标函数取值决定是否进行控制模式切换，如给定的任务比较复杂，利用分散集中自主切换控制器，实现在分散控制模式和集中控制模式之间的切换，之后以切换后的控制模式对移动机械臂进行控制，并驱动移动机械臂运动，最终完成既定任务；如给定的任务比较简单，不需要通过分散集中自主切换控制器切换控制模式来实现，则按B步骤原定的分散控制模式或集中控制模式继续对移动机械臂进行控制，最终完成既定任务。