一种双臂机器人的循环运动控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双臂机器人的循环运动控制方法及装置，适用于具有左右两个机械臂的机器人，所述方法包括：设定左臂机器人的性能指标与右臂机器人的性能指标，并同时最小化两个性能指标得到运动性能指标，基于所述运动性能指标生成突加度层循环运动的控制方案；生成所述左臂机器人的左约束不等式和所述右臂机器人的右约束不等式；基于所述左约束不等式和所述右约束不等式，将所述突加度层循环运动的控制方案转换生成一个标准的二次型规划问题，并调用预设的二次型规划求解器进行求解；获取所述预设的二次型规划求解器生成的求解结果，并根据所述求解结果驱动所述机器人的左右两个机械臂循环运动。本申请可以实现双臂机器人的循环运动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种双臂机器人的循环运动控制方法及装置
本专利技术涉及机器人运动规划及控制
，尤其涉及一种双臂机器人的循环运动控制方法及装置。
技术介绍
双臂机器人像人类一样拥有两只手臂，并且双臂在一定范围内可进行协调工作。相对于单臂机器人它可以大大增强机器人对复杂装配任务的适应性，同时可以提高工作空间的利用效率。当机器人的末端任务为一个封闭曲线时，其各个关节可能回不到初始位置，这种现象叫做关节漂移现象或称非循环运动问题。若机器人的各个关节变量无法满足给定的物理极限时，会导致机器人在运动过程中不能实现一个封闭曲线的循环运动或发生关节偏移现象，若，使得机器人在运动过程中会产生不可预料的情况，例如机器不可控或机件损毁，不但增加实验人员的实验风险，也增加了实验成本。
技术实现思路
本专利技术提出一种双臂机器人的循环运动控制方法及装置，以解决因机器人不能完成封闭曲线的循环运动或发生关节偏移现象而导致实验成本高，实验风险大的技术问题。本专利技术一实施例提供了一种双臂机器人的循环运动控制方法，适用于具有左右两个机械臂的机器人，所述方法包括：采用零化动力学方式分别设定左臂机器人的性能指标与右臂机器人的性能指标，并同时最小化两个性能指标得到运动性能指标，基于所述运动性能指标生成突加度层循环运动的控制方案；基于零化动力学方式将所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述左臂机器人的左约束不等式，基于零化动力学方式将所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述右臂机器人的右约束不等式；基于所述左约束不等式和所述右约束不等式，将所述突加度层循环运动的控制方案转换生成一个标准的二次型规划问题，并调用预设的二次型规划求解器进行求解；获取所述预设的二次型规划求解器生成的求解结果，并根据所述求解结果驱动所述机器人的左右两个机械臂循环运动。进一步的，所述运动性能指标受约束于基于突加度的左臂机器人的雅可比矩阵Jl(θl)、右臂机器人的雅可比矩阵Jr(θr)、左臂机器人的关节角度极限左臂机器人的关节速度极限左臂机器人的关节加速度极限左臂机器人的关节突加度极限右臂机器人的关节角度极限右臂机器人的关节速度极限右臂机器人的关节加速度极限右臂机器人的关节突加度极限其中，所述左臂机器人的性能指标为：所述右臂机器人的性能指标为：所述运动性能指标为：上式中，In为单位矩阵，所述左臂机器人的雅可比矩阵Jl(θl)满足所述右臂机器人的雅可比矩阵Jr(θr)满足η和μ为零化动力学设计参数，取值大于零，rdl和rdr是预先设定的机器人左右臂的期望路径，fl(θl)和fr(θr)是机器人左右臂的前向运动学映射函数，t为时间变量。进一步的，所述基于零化动力学方式将所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述左臂机器人的左约束不等式，包括：获取所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式中的最大求导阶数为左臂机器人最大求导阶数；基于零化动力学方式将所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式按照所述左臂机器人最大求导阶数求导，并约束生成左臂机器人的左约束不等式：其中进一步的，所述基于零化动力学方式将所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述右臂机器人的右约束不等式，包括：获取所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式中的最大求导阶数为右臂机器人最大求导阶数；基于零化动力学方式将所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式按照所述右臂机器人最大求导阶数求导，并约束生成右臂机器人的右约束不等式：其中进一步的，所述二次型规划问题为：并受约束于Auyu＝du和其中Wu＝[In,0；0,In]，pu＝[pl；pr]，Au＝[Jl(θl),0；0,Jr(θr)]，进一步的，根据所述求解结果驱动所述机器人的左右两个机械臂循环运动，包括：将所述求解结果转化为驱动所述机器人的控制信号；将所述控制信号发送至所述机器人的预设电机中，以使所述预设电机驱动左右两个机械臂循环运动。相应的，本专利技术一实施例还提供了一种双臂机器人的循环运动控制装置，适用于具有左右两个机械臂的机器人，所述装置包括：设定模块，用于采用零化动力学方式分别设定左臂机器人的性能指标与右臂机器人的性能指标，并同时最小化两个性能指标得到运动性能指标，基于所述运动性能指标生成突加度层循环运动的控制方案；机器人约束模块，用于基于零化动力学方式将所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述左臂机器人的左约束不等式，基于零化动力学方式将所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述右臂机器人的右约束不等式；求解模块，用于基于所述左约束不等式和所述右约束不等式，将所述突加度层循环运动的控制方案转换生成一个标准的二次型规划问题，并调用预设的二次型规划求解器进行求解；驱动模块，用于获取所述预设的二次型规划求解器生成的求解结果，并根据所述求解结果驱动所述机器人的左右两个机械臂循环运动。进一步的，所述运动性能指标受约束于基于突加度的左臂机器人的雅可比矩阵Jl(θl)、右臂机器人的雅可比矩阵Jr(θr)、左臂机器人的关节角度极限左臂机器人的关节速度极限左臂机器人的关节加速度极限左臂机器人的关节突加度极限右臂机器人的关节角度极限右臂机器人的关节速度极限右臂机器人的关节加速度极限右臂机器人的关节突加度极限其中，所述左臂机器人的性能指标为：所述右臂机器人的性能指标为：所述运动性能指标为：上式中，In为单位矩阵，所述左臂机器人的雅可比矩阵Jl(θl)满足所述右臂机器人的雅可比矩阵Jr(θr)满足η和μ为零化动力学设计参数，取值大于零，rdl和rdr是预先设定的机器人左右臂的期望路径，fl(θl)和fr(θr)是机器人左右臂的前向运动学映射函数，t为时间变量。进一步的，所述机器人约束模块还用于：获取所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式中的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双臂机器人的循环运动控制方法，其特征在于，适用于具有左右两个机械臂的机器人，所述方法包括：/n采用零化动力学方式分别设定左臂机器人的性能指标与右臂机器人的性能指标，并同时最小化两个性能指标得到运动性能指标，基于所述运动性能指标生成突加度层循环运动的控制方案；/n基于零化动力学方式将所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述左臂机器人的左约束不等式，基于零化动力学方式将所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述右臂机器人的右约束不等式；/n基于所述左约束不等式和所述右约束不等式，将所述突加度层循环运动的控制方案转换生成一个标准的二次型规划问题，并调用预设的二次型规划求解器进行求解；/n获取所述预设的二次型规划求解器生成的求解结果，并根据所述求解结果驱动所述机器人的左右两个机械臂循环运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种双臂机器人的循环运动控制方法，其特征在于，适用于具有左右两个机械臂的机器人，所述方法包括：
采用零化动力学方式分别设定左臂机器人的性能指标与右臂机器人的性能指标，并同时最小化两个性能指标得到运动性能指标，基于所述运动性能指标生成突加度层循环运动的控制方案；
基于零化动力学方式将所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述左臂机器人的左约束不等式，基于零化动力学方式将所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述右臂机器人的右约束不等式；
基于所述左约束不等式和所述右约束不等式，将所述突加度层循环运动的控制方案转换生成一个标准的二次型规划问题，并调用预设的二次型规划求解器进行求解；
获取所述预设的二次型规划求解器生成的求解结果，并根据所述求解结果驱动所述机器人的左右两个机械臂循环运动。


2.根据权利要求1所述的双臂机器人的循环运动控制方法，其特征在于，所述运动性能指标受约束于基于突加度的左臂机器人的雅可比矩阵Jl(θl)、右臂机器人的雅可比矩阵Jr(θr)、左臂机器人的关节角度极限左臂机器人的关节速度极限左臂机器人的关节加速度极限左臂机器人的关节突加度极限右臂机器人的关节角度极限右臂机器人的关节速度极限右臂机器人的关节加速度极限右臂机器人的关节突加度极限
其中，所述左臂机器人的性能指标为：所述右臂机器人的性能指标为：所述运动性能指标为：上式中，In为单位矩阵，所述左臂机器人的雅可比矩阵Jl(θl)满足所述右臂机器人的雅可比矩阵Jr(θr)满足η和μ为零化动力学设计参数，取值大于零，rdl和rdr是预先设定的机器人左右臂的期望路径，fl(θl)和fr(θr)是机器人左右臂的前向运动学映射函数，t为时间变量。


3.根据权利要求1所述的双臂机器人的循环运动控制方法，其特征在于，所述基于零化动力学方式将所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述左臂机器人的左约束不等式，包括：
获取所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式中的最大求导阶数为左臂机器人最大求导阶数；
基于零化动力学方式将所述左臂机器人的关节角度极限、左臂机器人的关节速度极限、左臂机器人的关节加速度极限和左臂机器人的关节突加度极限的不等式按照所述左臂机器人最大求导阶数求导，并约束生成左臂机器人的左约束不等式：其中


4.根据权利要求1所述的双臂机器人的循环运动控制方法，其特征在于，所述基于零化动力学方式将所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式约束进行等效，生成所述右臂机器人的右约束不等式，包括：
获取所述右臂机器人的关节角度极限、右臂机器人的关节速度极限、右臂机器人的关节加速度极限和右臂机器人的关节突加度极限的不等式中的最大求导阶数为右臂机器人最大求导阶数；
基于零化动力学方式将所述右臂机器人的关节角度极限、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雨浓，郭津津，李振宇，邱斌斌，明良杰，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44