[发明专利]一种基于集散控制系统的双机器人主从协调控制方法

权利要求书

1.一种基于集散控制系统的双机器人主从协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、设计三级体系结构的双机器人协调控制系统即集散控制系统，所述三级体系包括上层、中间层和下层，其中，上层为计算机控制工作站，用于进行机器人协调作业的离线编程和仿真、无碰撞路径规划研究；中间层，用于接收来自上层的命令或指令，对机器人进行包括电源控制、信号通信、作业的控制、协调以及传感器信息处理在内的控制；下层为执行级，负责执行包括位置闭环、过速保护、伺服控制、轨迹平滑在内的任务；

2)、建立双机器人坐标系，设定双机器人协调运动中末端位姿的相对运动轨迹约束关系，运动过程中保持主从机器人末端位姿之间的相对位姿关系不变；

3)、设计双机器人轨迹规划计算方法,是为了保证时间上的同步，必须保证插补序列的插补点数相同，同时为了保证空间上的约束，必须保证主从插补序列插补点数相同且插补序列中任一对插补点对应的主从机器人工具手位姿应满足约束关系，来保证末端位姿保持时间上的同步和空间上的约束；

4)、最后针对主从协调控制策略中的机器人碰撞检测问题，提出了改进方法，改进点主要在于当机器人需要独立运动时，可以独立运动；需要协调时，可以统一规划协调运动。

2.根据权利要求1所述的基于集散控制系统的双机器人主从协调控制方法，其特征在于，所述步骤2)建立双机器人坐标系，具体包括：假设R₁为主机器人，R₂为从机器人，两机器人坐标系原点间距离O₁O₂为b，则O₂相对于O₁的坐标为(0，-b，0)；空间中任意点P相对于主机器人R₁的坐标为(x，y，z)，则相对于从机器人R₂的坐标(x′，y′，z′)表达式为：

3.根据权利要求2所述的基于集散控制系统的双机器人主从协调控制方法，其特征在于，所述步骤2)设定双机器人协调运动中末端位姿的相对运动轨迹约束关系，具体包括：主从机器人的末端执行器位姿相对位姿关系在整个协调过程中保持固定不变，主从机器人工具手位姿在各自基座标系下的状态转移矩阵在耦合同步协调过程中的约束关系式为：式中：表示从机器人末端执行器位姿的状态转移矩阵；表示主机器人末端执行器位姿的状态转移矩阵；表示耦合同步协作过程起始时刻从机器人末端执行器位姿的状态转移矩阵；表示耦合同步协作过程起始时刻主机器人末端执行器位姿的状态转移矩阵；

该公式意味着在主从机器人协调运动中的任一时刻从机器人在从机器人基座标系下的末端执行器位姿的状态转移矩阵，应等于主机器人在主机器人基座标系下的末端执行器位姿的状态转移矩阵和耦合同步协作过程起始时刻主从机器人末端执行器位姿间的变换关系的乘积。

4.根据权利要求2所述的基于集散控制系统的双机器人主从协调控制方法，其特征在于，所述步骤3)设计双机器人轨迹规划计算方法，具体为：轨迹规划的思想是计算出主从机器人轨迹长度比k，假设机器人1运行轨迹较短，长度为S_r1，机器人2运行轨迹较长，长度为S_r2，则k＝S_r1÷S_r2，使双机器人的轨迹计算参数存在关于k的系数关系，采用加减速段的插补序列算法分别为五次多项式插补或七次多项式插补。