[发明专利]一种面向移动机器人的不停车控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向移动机器人的不停车控制方法及系统，属于移动机器人控制技术领域，移动机器人包括移动平台和多自由度机械臂，包括基于多自由度机械臂末端执行器的速度控制率，控制多自由度机械臂末端速度按照控制率下的速度进行运动；基于移动平台的速度控制率，控制移动平台与目标的相对位姿；将移动平台的速度作为控制量，采用前馈控制补偿方式，消除移动平台运动导致的所述多自由度机械臂末端的运动分量。本发明结合前馈控制与反馈控制的优点，降低移动平台运动对于机械臂末端运动的影响，可实现移动机器人的不停车作业。

技术领域

本发明涉及移动机器人控制技术领域，特别涉及一种面向移动机器人的不停车控制方法及系统。

背景技术

移动机械臂主要通过机械臂末端执行器完成各种任务，理想的情况下机械臂末端跟随特定轨迹执行任务，移动平台根据机械臂末端的位姿调整底座的位姿从而辅助机械臂完成任务。

传统的移动机械臂将移动平台和机械臂视为独立的系统进行控制。移动平台将机械臂送到指定位置后停止，再控制机械臂运动。在移动平台运动时，机械臂作为移动平台的负载；在机械臂执行任务中，移动平台作为机械臂的固定基座。这种模式下，极大的限制了移动机械臂的应用。

为了实现在机械臂和移动平台的协同运动，并且保证移动平台的运动不影响机械臂末端的运动，大多数方法从动力学角度出发，建立移动机械臂的动力学模型，然后通过控制各个关节力矩来对机器人进行协调与跟踪控制，并通过动力学建模来研究移动底座与机械臂之间的动力学交互作用，这种方式建模复杂，不能获得精确的动力学参数。尤其是对于使用工业机械臂组装的移动机械臂，大多数机械臂没有力矩控制接口，因此这种算法不具有通用性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中的不足，降低移动平台对机械臂末端运动的影响，实现移动机器人的不停车作业。

为实现以上目的，一方面，采用一种面向移动机器人的不停车控制方法，所述移动机器人包括移动平台和多自由度机械臂，包括如下步骤：

基于所述多自由度机械臂末端执行器的速度控制率，控制所述多自由度机械臂末端速度按照控制率下的速度进行运动；

基于所述移动平台的速度控制率，控制所述移动平台与目标的相对位姿；

将所述移动平台的速度作为控制量，采用前馈控制补偿方式，消除所述移动平台运动导致的所述多自由度机械臂末端的运动分量，实现移动机器人的不停车作业。

进一步地，所述多自由度机械臂末端执行器的速度控制率包括机械臂末端执行器的线速度控制率和机械臂末端执行器的角速度控制率，其中：

机械臂末端执行器的线速度控制率为：

机械臂末端执行器的角速度控制率为：

其中，v₁为机械臂末端执行器的线速度矢量，ω₁为机械臂末端执行器的角速度矢量，Ω为ω₁在机械臂末端坐标系下的坐标向量，P为机械臂末端与目标之间的位置差，φ为机械臂末端与目标之间的角度差，K_P，K_I，K_D为PID参数，分别对应比例项、积分项和微分项。

进一步地，在所述基于所述多自由度机械臂末端执行器的速度控制率，控制所述多自由度机械臂末端速度按照控制率下的速度进行运动中，所述机多自由度机械臂末端速度通过运动学建模表示为：

其中，为机械臂的关节角速度矢量，V为机械臂的速度矢量，J为机械臂的雅克比矩阵。

进一步地，所述移动平台的速度控制率包括移动平台的线速度控制率和移动平台的角速度控制率，其中：