[发明专利]基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

双臂协同控制模块根据目标负载的期望运动轨迹和期望力建立动力学模型，通过满足双臂闭链约束方程的协调位置分解和公共力分解得到各个机械臂的末端期望位姿和末端期望力；

单臂控制模块完成对所述期望任务指令的解析与执行，得到机械臂各个关节的期望角度，通过基于位置的阻抗控制实现机械臂的力柔顺操作；

驱动模块根据规划的期望关节角度，驱动所述机械臂完成任务轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法，其特征在于：所述步骤还包括系统对双臂之间公共力的分解。

3.根据权利要求2所述的基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法，其特征在于：所述对公共力的分解的方法包括采用主从分解模式。

4.根据权利要求3所述的基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法，其特征在于：所述主从分解模式包括通过给定其中一机械臂的末端期望操作力/力矩F_ea＝[f_ex,f_ey,f_ez,τ_ex,τ_ey,τ_ez]^T，进而可求解得到另一机械臂的末端期望力/力矩为其中，F_L表示负载所受环境的广义力；表示负载所受地球的广义重力，F_IL表示负载的广义惯性力，Γ_a、Γ_b分别代表两个机械臂的抓取矩阵。

5.根据权利要求2所述的基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法，其特征在于：所述对公共力的分解的方法包括采用共享分解模式。

6.根据权利要求5所述的基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法，其特征在于，所述共享分解模式包括将两个机械臂同等看待，采用伪逆法求解负载受力平衡方程，可得到：

其中，Γ_a、Γ_b分别代表两个机械臂的抓取矩阵，F_ea、F_eb分别为两机械臂的末端期望操作力/力矩，F_L表示负载所受环境的广义力；表示负载所受地球的广义重力；F_IL表示负载的广义惯性力。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法，其特征在于：所述单臂控制模块采用基于位置的阻抗控制，通过机械臂的导纳特性将末端的力、力矩误差等效为输入的位置与姿态增量，实现机械臂的力柔顺操作。

8.一种基于双臂机器人协同操作的柔顺控制系统，其特征在于，包括：双臂协同控制模块、驱动模块和单臂控制模块；

所述双臂协同控制模块用于根据目标负载的期望运动轨迹和期望力建立动力学模型，通过满足双臂闭链约束方程的协调位置分解和公共力分解得到各个机械臂的末端期望位姿和末端期望力；

所述单臂控制模块用于完成对所述期望任务指令的解析与执行，得到机械臂各个关节的期望角度，通过基于位置的阻抗控制实现机械臂的力柔顺操作；

所述驱动模块用于根据规划的期望关节角度，驱动所述机械臂完成任务轨迹。