The invention provides a decentralized control method and system for modular robots. According to user needs, the configuration is determined based on the configuration library and the information of the joint registry. The motion planning is carried out, and then the 3D simulation verification is carried out. The instructions are generated after the simulation is unmistakable, and the instructions are transferred to the intelligent joint; the intelligent joint is solved in the dynamic solution. On the basis of the coupling, the articulation control algorithm is used to realize the joint trajectory tracking control based on the self information, and finally the whole robot system is controlled. This invention determines the configuration on the basis of the configuration library and the joint registry, and simulates the configuration. This avoids the difficulty of the artificial selection of the configuration, and the feasibility of the configuration and trajectory planning is verified by simulation, and the unnecessary errors are reduced. On the basis of the joint dynamic decoupling, the joint is only based on the joint. The decentralized control structure of information tracking for joint trajectory is more consistent with reconfigurable thought and efficiency than traditional centralized control and distributed control.
【技术实现步骤摘要】
模块化机器人分散控制方法及系统
本专利技术涉及一种模块化机器人分散控制方法及系统。
技术介绍
机器人在现在的生产、生活中扮演着越来越重要的角色,尤其通用性较强的模块化机器人。模块化机器人是一种以模块化关节、连杆及标准电气接口为基础,能够根据环境和任务需要自动或人为改变自身构型适应新的工作任务的机器人。传统集中式控制结构只有一个控制中心,对信息进行统一处理,需要占用大量的计算资源,当系统复杂时,无法有效保证系统实时性与稳定性。分布式控制虽然设有多个分控制中心,但各控制中心相互之间仍需要相互协商处理任务,一个控制中心出问题时,会影响整个控制系统,不符合重构的思想。由于模块化机器人具有构型可变、不确定性强的特点,基于以上两种控制结构的控制算法不满足目前模块化机器人控制的要求,需要提高模块化机器人性能需研究新的控制结构与算法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模块化机器人分散控制方法及系统解决现有技术中存在的控制算法不满足目前模块化机器人控制的要求,需要提高模块化机器人性能的问题。本专利技术的技术解决方案是:一种模块化机器人分散控制方法,包括以下步骤,S1、上位机根据用户需求,结合关节注册表中显示的可用智能关节信息,排除包含故障智能关节的构型,进而由构型库推荐构型;采用遗传算法优化构型,最终确定一种符合设定要求的可用构型;S2、在确定构型的基础上,在3D虚拟仿真界面按任务需要进行运动轨迹规划,待轨迹规划完成无误后自动生成发送给智能关节的位置指令执行代码;将代码通过EtherCAT通讯总线分发给智能关节;S3、智能关节接收上位机的位置指令代码,综合该智能关节的自 ...
【技术保护点】
1.一种模块化机器人分散控制方法,其特征在于:包括以下步骤,S1、上位机根据用户需求,结合关节注册表中显示的可用智能关节信息,排除包含故障智能关节的构型,进而由构型库推荐构型;采用遗传算法优化构型,最终确定一种符合设定要求的可用构型;S2、在确定构型的基础上,在3D虚拟仿真界面按任务需要进行运动轨迹规划,待轨迹规划完成无误后自动生成发送给智能关节的位置指令执行代码;将代码通过Ether CAT通讯总线分发给智能关节;S3、智能关节接收上位机的位置指令代码,综合该智能关节的自身信息,基于机器人动力学分散式控制结构进行关节位置跟踪控制,智能关节的中空电机工作在力矩模式下,通过关节复合控制算法调整电机力矩值使得关节实时跟踪上位机位置指令;S4、将关节运动量q通过Ether CAT总线反馈给上位机,上位机根据智能关节运动情况,进行整体运动规划调整,进而实现机器人整体运动控制。
【技术特征摘要】
1.一种模块化机器人分散控制方法,其特征在于:包括以下步骤,S1、上位机根据用户需求,结合关节注册表中显示的可用智能关节信息,排除包含故障智能关节的构型,进而由构型库推荐构型;采用遗传算法优化构型,最终确定一种符合设定要求的可用构型;S2、在确定构型的基础上,在3D虚拟仿真界面按任务需要进行运动轨迹规划,待轨迹规划完成无误后自动生成发送给智能关节的位置指令执行代码;将代码通过EtherCAT通讯总线分发给智能关节;S3、智能关节接收上位机的位置指令代码,综合该智能关节的自身信息,基于机器人动力学分散式控制结构进行关节位置跟踪控制,智能关节的中空电机工作在力矩模式下,通过关节复合控制算法调整电机力矩值使得关节实时跟踪上位机位置指令;S4、将关节运动量q通过EtherCAT总线反馈给上位机,上位机根据智能关节运动情况,进行整体运动规划调整,进而实现机器人整体运动控制。2.根据权利要求1所述的一种模块化机器人分散控制方法,其特征在于:步骤S3中,基于机器人动力学分散式控制结构进行关节位置跟踪控制,智能关节的中空电机工作在力矩模式下,通过关节复合控制算法调整电机力矩值使得关节实时跟踪上位机位置指令,具体为:S31、将n关节模块化机器人视为n个相互独立的单输入单输出智能体,将由运动引起的关节耦合视为干扰,n关节模块化机器人动力学方程为:式中,M(q)表示惯量矩阵,表示向心力与哥式力矩矢量,表示摩擦力矩矢量,G(q)表示重力矩矢量,τ表示电机输出力矩,由于M(q)由常数项和位形依赖项ΔM(q)组成,即将其带入(1)式,可得:式(3)中d表示非线性互作用不确定干扰,式(2)中可以分为两个子系统:一个是以τ为输入,q为输出的线性解耦系统;另一个是以q,为输入,d为输出的非线性耦合系统;针对某一关节i而言,其他关节的相互作用可由式(4)中d的第i个元素描述;S32、针对步骤S31的分散控制解耦结构,采用关节复合控制算法即神经网络补偿与计算力矩复合算法实现对关节位置指令的追踪,该算法有计算力矩算法与基于径向基函数神经网络算法两部分组成,由计算力矩控制算法实现线性解耦方法控制,...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱松青,李永,高海涛,许有熊,韩亚丽,郝飞,
申请(专利权)人:南京工程学院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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