[發明專利]一種基于多機器人協同操作的自適應模糊力跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 202010571483.6
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111941421B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 李兵;李志森;黃海林;肖斐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）（哈爾濱工業大學深圳科技創新研究院）
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 珠海市君佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44644
• 代理人: 劉戰勝

本發明提供了一種基于多機器人協同操作的自適應模糊力跟蹤控制方法，包括：第一步通過目標操作物的位置信息，根據閉鏈形成的位置約束分別求取每一機器人末端協調位置的約束方程，以得到每一機器人的末端期望位姿；第二步根據每一機器人進行逆運動學求解，求取執行每一機器人協調操作所需的各關節轉角控制指令，得到每一機器人自身當前各關節的期望角度；第三步建立導納控制模型，進行多機器人的力跟蹤控制；第四步在所建立的導納控制模型中引入學習率η，通過模糊控制器根據目標操作物的動態變化對η進行自適應調節，進行多機器人的力跟蹤控制。本發明的多機器人進行閉鏈約束下的協同操作時，能夠實現機器人及時補償跟蹤誤差，提高力跟蹤精度。

技術領域

本發明屬于多機器人控制系統技術領域，具體涉及一種基于多機器人協同操作的自適應模糊力跟蹤控制方法。

背景技術

隨著工業生產任務的復雜化和多樣化，多機器人協作系統已顯示出更強大的操作能力，更靈活的系統結構和更強大的協作能力。因此，多機器人協作已成為機器人控制的重要挑戰。此外，隨著力控技術的發展，對于環境信息確定或者已知的應用場合，經典的力控制策略已經得到了廣泛的應用，如阻抗控制或者混合控制位置力協調控制等。

但對于非結構化環境而言，接觸作業時的環境可能是不同的材料或者未知材料，也可能是未知形狀的曲面，或者更為復雜多變的接觸環境，對各種未知特性的環境要建立完善的環境非常困難，所以進行力控制的難度也大大增加。

因此研究能夠面向復雜工況適應動態變化環境的自適應力控制方法具有重要意義，基于此，本發明特提出一種基于多機器人協同操作的自適應模糊力跟蹤控制方法。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種基于多機器人協同操作的自適應模糊力跟蹤控制方法，針對復雜未知的非結構環境，多機器人進行閉鏈約束下的協同操作時，能夠實現機器人及時補償跟蹤誤差，將每個機器人末端的操作力控制在期望的范圍內，進而提高力跟蹤精度。

本發明的具體技術方案是：

一種基于多機器人協同操作的自適應模糊力跟蹤控制方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步：通過目標操作物的位置信息，根據閉鏈形成的位置約束分別求取每一機器人末端協調位置的約束方程，以得到每一機器人的末端期望位姿；

第二步：根據每一機器人進行逆運動學求解，求取執行每一機器人協調操作所需的各關節轉角控制指令，得到每一機器人自身當前各關節的期望角度；

第三步：建立導納控制模型，將每個機器人末端的力等效為輸入的位置、將每個機器人末端的力誤差等效為姿態增量，進行多機器人的力跟蹤控制；

第四步：在所建立的導納控制模型中引入學習率η，通過模糊控制器根據目標操作物的動態變化對η進行自適應調節，進行多機器人的力跟蹤控制。

根據本發明的另一種具體實施方式，第一步中多機器人所滿足的約束方程為：

其中，n≥3；

其中，^BT_On為第n個機器人基坐標系相對于全局坐標系的位姿轉換矩陣；

其中，^OnT_En為第n個機器人末端坐標系相對于基坐標系的位姿轉換矩陣；

其中，^EnT_L為工件坐標系相對于第n個機器人末端坐標系的位姿轉換矩陣。

根據本發明的另一種具體實施方式，第三步中建立導納控制模型將機器人與力傳感器構成的系統建模構建為“質量—阻尼—彈簧”二階系統，將環境建模構建為一階彈簧系統，并建立如下方程：