[發明專利]一種分布式多機器人協同運動控制方法及系統

有效

• 申請號: 201911358557.1
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111113417B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 徐智浩;吳鴻敏;唐觀榮;周雪峰;李帥
• 申請（專利權）人: 廣東省智能制造研究所
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣東廣盈專利商標事務所(普通合伙) 44339
• 代理人: 李俊

本發明公開了一種分布式多機器人協同運動控制方法及系統，所述方法包括：構建第i個機器人對期望運動信息的在線估計機制，獲取第i個機器人對期望運動信息的估計值；基于所述估計值，獲取第i個機器人的虛擬控制量；基于所述虛擬控制量和實際物理約束，以第i個機器人的速度范數為待優化目標，獲取第i個機器人的運動控制條件；基于所述運動控制條件，利用遞歸求解器實時更新第i個機器人的運動控制量并發送至第i個機器人；判斷第i個機器人是否為最后一個機器人；若否，則獲取第i+1個機器人，返回構建第i+1個機器人對期望運動信息的在線估計機制。所述方法將保障多機器人系統內的高精度配合，實現對多機器人系統的速度性能優化。

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種分布式多機器人協同運動控制方法及系統。

背景技術

多機器人系統相比于單機器人運行而言，具備靈活性好、負載能力強等優點，擁有廣闊的應用前景。但是，面向多機器人系統的控制問題也變得更加復雜：1)多機協作的工作方式使得系統的通訊負載增加，通訊系統帶寬難以滿足系統需求，在分布式通訊拓撲下僅部分機器人對期望運動信息能提前認知；2)需要考慮到系統存在的固有物理約束，如關節角度不能超過給定范圍、關節旋轉速度存在上限等；3)在系統存在冗余自由度的情況下，利用系統冗余性在完成給定任務的同時還需要實現系統的性能優化。然而，對于如何兼顧以上的條件來實現多機器人系統的高性能控制方法，目前還沒有提出完善的方案。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，本發明提供了一種分布式多機器人協同運動控制方法及系統，控制機器人在其物理約束下對總體關節速度進行在線優化，實現多機器人的高精度協同運動。

相應的，本發明實施例提供了一種分布式多機器人協同運動控制方法，所述方法包括：

構建第i個機器人對期望運動信息的在線估計機制，獲取第i個機器人對期望運動信息的估計值；

基于所述估計值，獲取第i個機器人的虛擬控制量；

基于所述虛擬控制量和實際物理約束，以第i個機器人的速度范數為待優化目標，獲取第i個機器人的運動控制條件；

基于所述運動控制條件，利用遞歸求解器實時更新第i個機器人的運動控制量并發送至第i個機器人；

判斷第i個機器人是否為最后一個機器人；

若否，則獲取第i+1個機器人，返回構建第i+1個機器人對期望運動信息的在線估計機制。

可選的，所述構建第i個機器人對期望運動信息的在線估計機制，獲取第i個機器人對期望運動信息的估計值包括：

對第i個機器人的各運動參數進行初始化；

計算第i個機器人的期望速度估計值、期望位移估計值與當前時刻的期望位置估計值。

可選的，計算第i個機器人的期望速度估計值為：

計算第i個機器人的期望位移估計值為：

計算第i個機器人的當前時刻的期望位置估計值為：

其中，x_i(0)為第i個機器人的初始位置，D_i(t)為第i個機器人的期望位移，v_i(t)為第i個機器人的期望速度，N為機器人的總個數，k₁、k₂、k₃均為正控制常數，a_ij為判斷系數。

可選的，獲取第i個機器人的虛擬控制量為：