一种移动双臂机器人柔顺控制方法技术

本发明专利技术属于智能机器人技术领域，具体涉及一种移动双臂机器人柔顺控制方法，本发明专利技术在移动双臂机器人上配置柔顺控制方法，用于控制移动本体和/或机械臂在受到达到一预设阈值的施加的外力时对所述施加的外力进行柔性避让，使移动本体和两个机械臂均实现柔顺控制，使移动双臂机器人的移动操作更安全、末端执行精度更高，应对复杂、苛刻、极限环境的能力提高。极限环境的能力提高。极限环境的能力提高。

【技术实现步骤摘要】
一种移动双臂机器人柔顺控制方法


[0001]本专利技术属于智能机器人
，具体涉及一种移动双臂机器人柔顺控制方法。

技术介绍

[0002]移动双臂机器人比单臂机器人具有更广的应用场景以及更灵活的操作能力，在很多领域逐渐得到越来越多的应用。柔顺控制是双臂机器人常用的一种控制技术，用于实现双臂机械手在柔顺接触或者操作物体如打磨、装配时保护机器人、工件以及工作人员的安全。为了实现柔顺控制须让机器人拥有力感知的能力，在运动过程中遇到阻碍而产生较大的接触力时，能够允许与期望的目标轨迹产生一定的偏移量进而起到柔顺接触、柔顺操作的效果。柔顺控制效果通常采用阻抗控制或者导纳控制方法来实现。
[0003]在现有技术中，柔顺控制没有被应用于轮式移动机器人上，即在移动机器人的机械臂末端实现了柔顺控制，而没有在移动本体上实现柔顺控制，也没有以移动双臂机器人整体为控制对象的柔顺控制方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种移动双臂机器人柔顺控制方法，用于控制移动本体和/或机械臂在受到达到一预设阈值的施加的外力时对所述施加的外力进行柔性避让，使移动本体和两个机械臂均实现柔顺控制，使移动双臂机器人的移动操作更安全、末端执行精度更高，应对复杂、苛刻、极限环境的能力提高。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术所采用的具体技术方案为：
[0006]一种移动双臂机器人柔顺控制方法，所述机器人包括移动本体以及安装在移动本体上的两个机械臂；
[0007]所述机器人上配置有所述柔顺控制方法；所述柔顺控制方法用于控制所述机器人的移动本体和/或机械臂在受到达到一预设阈值的施加的外力时对所述施加的外力进行柔性避让；
[0008]所述移动本体上设置有至少一组惯性测量装置，所述惯性测量装置用于测量所述移动本体的倾角及加速度。
[0009]进一步的，当两个所述机械臂之一受到施加的外力时：
[0010]当所述施加的外力达到一预设阈值时两个所述机械臂以及所述移动本体均分别执行所述柔顺控制方法；否则仅受到施加的外力的所述机械臂执行所述柔顺控制方法。
[0011]进一步的，当两个所述机械臂均受到施加的外力时：
[0012]当两个所述机械臂之一受到的施加的外力达到一预设阈值时，两个所述机械臂以及所述移动本体均分别执行所述柔顺控制方法；否则两个所述机械臂分别执行所述柔顺控制方法；
[0013]进一步的，所述移动本体执行所述柔顺控制方法的施加的外力的幅值等于两个机械臂所受的施加的外力的幅值的平方之和开二次方根号。
[0014]进一步的，当所述移动本体受到的施加的外力的力的方向与行走方向垂直时：
[0015]当施加的外力达到一预设阈值时所述移动双臂机器人产生减速信号和/或报警信号。
[0016]进一步的，当所述移动本体受到的施加的外力的力的方向与行走方向不垂直时，所述移动本体基于施加的外力在所述移动本体行走方向的分力执行所述柔顺控制方法。
[0017]进一步的，所述移动本体所承受的施加的外力基于所述惯性测量装置所测量的力方向、力幅值和加速度以及所述移动本体的驱动轮力矩和驱动轮速度得出；
[0018]所述机械臂所承受的施加的外力基于所述机械臂的关节伺服驱动器和关节力矩传感器所测得的力矩、速度和位置得出。
[0019]进一步的，所述移动本体上安装有两个惯性测量装置；两个所述惯性测量装置均分布在所述移动本体的重心线上；
[0020]进一步的，所述惯性测量装置所测量的应用至所述柔顺控制方法的力方向、力幅值和加速度基于倾角分量和加速度分量得出；
[0021]所述倾角分量基于以下公式计算：
[0022]θx＝θx1
‑
θx2；θy＝θy1
‑
θy2；θz＝θz1
‑
θz2；
[0023]所述加速度分量基于以下公式计算：
[0024]λx＝λx1
‑
λx2；λy＝λy1
‑
λy2；λz＝λz1
‑
λz2；
[0025]其中，
[0026]θx、θy和θz分别表示由所述惯性测量装置计算而得的移动本体在x、y、z方向的倾角；
[0027]θx1和θx2分别表示由两个所述惯性测量装置在x方向测得的倾角；
[0028]θy1和θy2分别表示由两个所述惯性测量装置在y方向测得的倾角；
[0029]θz1和θz2分别表示由两个所述惯性测量装置在z方向测得的倾角；
[0030]λx、λy和λz分别表示由所述惯性测量装置计算而得的移动本体在x、y、z方向的加速度；
[0031]λx1和λx2分别表示由两个所述惯性测量装置在x方向测得的加速度值；
[0032]λy1和λy2分别表示由两个所述惯性测量装置在y方向测得的加速度值；
[0033]λz1和λz2分别表示由两个所述惯性测量装置在z方向测得的加速度值。
[0034]进一步的，所述柔顺控制方法基于导纳控制器实现；
[0035]所述导纳控制器的输入值包括初始期望轨迹指令以及所述施加的外力的幅值；
[0036]所述导纳控制器采用以下控制算法：
[0037][0038]其中：Ft为所述施加的外力幅值；Md为所述移动本体或所述机械臂的惯性特性值；Dd为所述移动本体或所述机械臂的阻尼特性值；Kd为所述移动本体或所述机械臂的刚度特性值。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域
普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0040]图1为本专利技术具体实施方式中柔顺控制方法的传感器数据采集示意图；
[0041]图2为本专利技术具体实施方式中柔顺控制方法的逻辑框图；
[0042]图3为本专利技术具体实施方式中一个机械臂受到施加的外力时的柔顺控制方法逻辑框图；
[0043]图4为本专利技术具体实施方式中两个机械臂均受到施加的外力时的柔顺控制方法逻辑框图；
[0044]图5为本专利技术具体实施方式中移动本体受到施加的外力时的柔顺控制方法逻辑框图；
[0045]图6为本专利技术具体实施方式中具有柔顺控制方法的移动双臂机器人的结构示意图；
[0046]图7为本专利技术具体实施方式中移动本体的受力计算及控制逻辑示意图；
[0047]其中：1、移动本体；2、第一机械臂；3、第二机械臂；11、第一陀螺仪；12、第二陀螺仪。
具体实施方式
[0048]下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0049]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动双臂机器人柔顺控制方法，其特征在于，所述机器人包括移动本体以及安装在移动本体上的两个机械臂；所述机器人上配置所述柔顺控制方法；所述柔顺控制方法用于控制所述机器人的移动本体和/或机械臂在受到达到一预设阈值的施加的外力时对所述施加的外力进行柔性避让；所述移动本体上设置有至少一组惯性测量装置，所述惯性测量装置用于测量所述移动本体的倾角及加速度。2.根据权利要求1所述的柔顺控制方法，其特征在于，当两个所述机械臂之一受到施加的外力时：当所述施加的外力达到一预设阈值时两个所述机械臂以及所述移动本体均分别执行所述柔顺控制方法；否则仅受到施加的外力的所述机械臂执行所述柔顺控制方法。3.根据权利要求1所述的柔顺控制方法，其特征在于，当两个所述机械臂均受到施加的外力时：当两个所述机械臂之一受到的施加的外力达到一预设阈值时，两个所述机械臂以及所述移动本体均分别执行所述柔顺控制方法；否则两个所述机械臂分别执行所述柔顺控制方法。4.根据权利要求3所述的柔顺控制方法，其特征在于，所述移动本体执行所述柔顺控制方法的施加的外力的幅值等于两个机械臂所受的施加的外力的幅值的平方之和开二次方根号。5.根据权利要求1所述的柔顺控制方法，其特征在于，当所述移动本体受到的施加的外力的力的方向与行走方向垂直时：当施加的外力达到一预设阈值时所述移动双臂机器人产生减速信号和/或报警信号。6.根据权利要求1所述的柔顺控制方法，其特征在于，当所述移动本体受到的施加的外力的力的方向与行走方向不垂直时，所述移动本体基于施加的外力在所述移动本体行走方向的分力执行所述柔顺控制方法。7.根据权利要求1所述的柔顺控制方法，其特征在于，所述移动本体所承受的施加的外力基于所述惯性测量装置所测量的力方向、力幅值和加速度以及所述移动本体的驱动轮力矩和驱动轮速度得出；所述机械臂所承受的施加的外力基于所述机械臂的关节伺服驱动器和关节力矩传感器所测得的力矩、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建政，韦鲲，董易，邹金沛，李方宝，
申请(专利权)人：上海飒智智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：