[发明专利]一种基于主从式的工业机器人协作作业方法

摘要

本发明公开了一种基于主从式的工业机器人协作作业方法，其包括协作控制、轨迹规划、作业实施三个部分，目的是为了克服单个工业机器人作业的局限性，使主从式工业机器人能够协作地完成较为复杂的作业，从而具有更高的自主性、鲁棒性、适应性。根据主从式工业机器人之间的位置和姿态约束关系，采用所述的协作控制方法、轨迹规划方法、作业实施方法，可以控制主从式工业机器人各自的运动轨迹，使它们相互协作地完成单调、重复、繁重的抓取、搬运、装配等作业。本发明的基于主从式的工业机器人协作作业方法可用于先进制造行业及其流水生产线。

主权项

一种基于主从式的工业机器人协作作业方法，其特征在于：通过主从式工业机器人的协作控制，以模拟人类两只手的运动，实现协作搬运、零件装配类作业，在主从式协作控制过程中，主工业机器人的运动要事先规划好，也即事先给定主工业机器人及主机械手的运动轨迹，再通过它们与从工业机器人及从机械手的位置和姿态约束关系，计算出从工业机器人及从机械手的运动轨迹；其中，主从工业机器人及主从机械手的运动约束关系根据不同的作业而不同，要针对不同的作业设计相应的约束条件，并且还要使用三维仿真软件对主从式工业机器人及主从机械手模型的所有运动轨迹进行精确的仿真控制，以确保实现主从式工业机器人及主从机械手的安全控制；所述主从式工业机器人的协作作业，包括以下三个部分：1)协作控制根据主从式工业机器人之间的位置和姿态约束关系来控制它们各自的运动轨迹，也即主/从工业机器人的运动要考虑到从/主工业机器人的运动，它们要相互配合以期达到高效协作完成某一特定作业的目的；针对所述的抓取、搬运、装配类作业，主从式工业机器人相互之间采取的行动要同步进行，以便它们能够协作地完成作业；2)轨迹规划事先给定主工业机器人的运动轨迹，再通过主工业机器人与从工业机器人之间的约束关系，计算出从工业机器人的运动轨迹，并且改进多项式运动轨迹规划，以减缓主从式工业机器人因运动轨迹规划曲线不平滑而造成关节和减速机齿轮抖动导致的磨损程度和简化编程；此外，主从式工业机器人及机械手的运动约束关系根据不同的协作作业而不同，针对不同的协作作业要设计相应的约束条件；3)作业实施先使用三维仿真软件对主从式工业机器人模型进行各种精确的三维仿真控制，验证各种协作作业的可行性，以便使主从式工业机器人控制更安全；操作者对主工业机器人操作时，要将运动指令通过通信端口传送给从工业机器人，从工业机器人接收到命令后跟踪主工业机器人运动，完成抓取、搬运、装配相关作业，同时将自己的工作状态返回给操作者。