[发明专利]一种力/位协调的多臂机器人柔顺控制方法

说明书

本发明涉及一种力/位协调的多臂机器人柔顺控制方法，属于机器人控制领域。本发明在机械臂的大闭环周期中采用力同步协调控制方法，在小闭环周期中采用位姿同步协调控制的方法，从而实现多机械臂的力/位同步协调控制；通过采用力同步控制的思想，建立多机械臂之间的力同步控制器，保证了力协调的精确性；在机械臂控制的小闭环内采用位姿同步控制的思想，建立多机械臂之间的位姿同步控制器，提高了系统的响应频率，缩短了响应周期，提高了位姿协调控制精度，从而实现基于力/位协调的多机械臂柔顺控制方法。本发明在确定不同机械臂之间的力协调的同时，保证了位置的同步协调关系。

技术领域

本发明涉及机器人的控制，尤其涉及一种力/位协调的多臂机器人柔顺控制方法。

背景技术

机器人在多机械臂力耦合情况下操作完成一个操作任务时，为了保证机械臂和操作物体的安全性，需要采用柔顺控制或者力控制的方式实现力协调，但是由于力闭环的响应周期较长，而实际上机械臂的内环大都采用位置控制的模式，因此，机械臂的响应时间会受到影响，因此，如果能够同时保证多机械臂协调操作过程中力的同步性，同时也保证位姿的同步性，这将会提高机械臂的协调操作能力。

近年来，随着力控制的需求越来越大，机器人的操作任务需求也从单一的位置控制需求，逐渐发展为位置和力的同时需求的阶段。尤其是在多臂力耦合完成操作任务的情况下，多臂力/位协调控制变得更加重要。

多臂力/位协调控制可以有效保证多机械臂力的协调关系和位，但是仅有力的协调关系，机械臂的位姿精度将无法保证，降低了多机械臂的协调控制性能。而机械臂保证力控制的有效方式是采用阻抗控制的方法，建立机械臂位姿与力之间关系的函数方程，从而实现力和位姿之间的动态协调平衡。单个机械臂中，阻抗方程的输出与输入关系只跟机械臂自身的位姿误差、力误差有关，当多机械臂协调时，为了保证系统的安全性，采用力同步的方式保证多机械臂的力协调关系，但是实际应用中，由于力传感器的物理响应和闭环周期都较慢，而机械臂的位姿闭环周期较短，因此，仅有力的同步闭环控制，会对机械臂的位姿跟踪产生影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种力/位协调的多臂机器人柔顺控制方法，该方法在确定不同机械臂之间的力协调的同时，保证了位置的同步协调关系。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种力/位协调的多臂机器人柔顺控制方法，机器人有N个机械臂T={t₁，t₂，…，t_i，…，t_N}，1iN，t_i表示第i个机械臂，所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤S10，由机械臂的操作任务计算机械臂末端期望接触力；

步骤S11，通过安装的机械臂末端六维力矩传感器测量机械臂末端实际接触力；

步骤S12，由机械臂的操作任务计算机械臂末端期望位姿；

步骤S13，通过机械臂关节角度传感器测量机械臂关节绝对角度；

步骤S14，以步骤S10得到的所述机械臂末端期望接触力、步骤S11得到的所述机械臂末端实际接触力、步骤S12得到的所述机械臂末端期望位姿以及步骤S13得到的所述机械臂关节绝对角度作为条件输入基于力/位协调的多机械臂同步阻抗控制器；

步骤S15，根据步骤S14所述基于力/位协调的多机械臂同步阻抗控制器的输出结果实现机械臂闭环控制。

进一步的， 所述步骤S140的具体过程为：