一种冗余度机械臂的位置与力混合控制方法技术

本发明专利技术提供了一种冗余度机械臂的位置与力混合控制方法，属于机械臂控制技术领域，包括如下步骤：S1：建立冗余度机械臂的运动学方程；S2：获取冗余度机械臂末端执行器的方向保持运动学公式；S3：建立二次型优化方案；S4：转化为一个标准的二次规划；S5：利用二次规划求解器进行求解；S6：对冗余度机械臂进行位置与力的混合控制。本发明专利技术能够精确地完成冗余度机械臂在位置与力上的混合控制，同时也可以实现冗余度机械臂的物理约束躲避和末端执行器方向保持功能，使得机械臂在执行过程更加安全、高效。

【技术实现步骤摘要】
一种冗余度机械臂的位置与力混合控制方法
本专利技术涉及一种冗余度机械臂的位置与力混合控制方法，属于机械臂控制
，尤其适用于冗余度机械臂的位置与力混合控制。
技术介绍
随着科技的进步，机器人已广泛应用于生产自动化中。冗余度机械臂在从事装配、医疗技术、抛光和擦洗等与环境有接触的作业时，需要对机械臂同时进行位置和力的控制，来达到最佳的作业效果。就这一点而言，机械臂的位置和力混合控制可以增强机械臂在弱结构环境下的鲁棒性和灵活性，从而增强机械臂的可操作能力。位置和力混合控制要求将任务空间划分为两个正交互补的子空间-力控制子空间和位置控制子空间，在力控制子空间中利用力控制策略进行力控制，在位置控制子空间中利用位置控制策略进行位置控制。如何更好地解耦力控制子空间和位置控制子空间，达到更好的控制效果，是冗余度机械臂的控制方面亟需解决的技术问题。然而，现有的冗余度机械臂位置与力控制方法全都是基于机器动力学，需要考虑多个动力学参数，如对象的质量和惯性，无法高效地实现位置跟踪任务。基于运动学角度的控制方法能够实现目标函数和多个附加约束条件，如物理约束和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冗余度机械臂的位置与力混合控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：/nS1：根据冗余度机械臂末端执行器与环境接触时的力误差与位置误差，建立冗余度机械臂的运动学方程；/nS2：根据末端执行器坐标系下的环境接触面法向量，得到冗余度机械臂末端执行器的方向保持运动学关系；/nS3：根据步骤S1的运动学方程和步骤S2的方向保持运动学关系，对冗余度机械臂的运动规划进行速度层逆运动学解析，建立二次型优化方案；/nS4：将步骤S3的二次型优化方案转化为一个线性二次规划；/nS5：将步骤S4的线性二次规划用二次规划求解器进行求解；/nS6：根据步骤S5中得到的求解结果对冗余度机械臂进行位置与力的混合控...

【技术特征摘要】
1.一种冗余度机械臂的位置与力混合控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
S1：根据冗余度机械臂末端执行器与环境接触时的力误差与位置误差，建立冗余度机械臂的运动学方程；
S2：根据末端执行器坐标系下的环境接触面法向量，得到冗余度机械臂末端执行器的方向保持运动学关系；
S3：根据步骤S1的运动学方程和步骤S2的方向保持运动学关系，对冗余度机械臂的运动规划进行速度层逆运动学解析，建立二次型优化方案；
S4：将步骤S3的二次型优化方案转化为一个线性二次规划；
S5：将步骤S4的线性二次规划用二次规划求解器进行求解；
S6：根据步骤S5中得到的求解结果对冗余度机械臂进行位置与力的混合控制。


2.根据权利要求1所述的一种冗余度机械臂的位置与力混合控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中所述的冗余度机械臂末端执行器与环境接触时的力误差与位置误差是在基坐标系下进行分析的，具体误差描述为：
(1)冗余度机械臂末端执行器与环境接触时所产生的力误差：e1＝αHΔHT(r-rd)-fd；其中：为冗余度机械臂末端执行器的刚性系数；为冗余度机械臂的旋转矩阵；上标T为矩阵的转置操作；对角阵Δ＝diag(0，0，1)；为冗余度机械臂末端执行器的位置；为设定的轨迹追踪任务；为末端执行器与环境接触时所产生的期望力；
(2)冗余度机械臂末端执行器与环境接触时所产生的位置误差：其中，对角阵


3.根据权利要求1所述的一种冗余度机械臂的位置与力混合控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中所述的建立冗余度机械臂的运动学方程为通过借助神经动力学方法和冗余度机械臂关节角度的非线性方程F(θ)＝r将冗余度机械臂末端执行器与环境接触时的力误差与位置误差进行显式微分方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：金龙，罗辛，谢正泰，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50