一种多机械手臂协同控制方法及相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多机械手臂协同控制方法及相关装置，该方法包括：将多个机械手臂组成控制编队，并选取其中一个机械手臂作为领航机械手臂，设计领航机械手臂活动轨迹，并根据虚拟力策略和领航机械手臂活动轨迹规划每个跟随机械手臂的活动轨迹；根据自适应终端滑模控制方法对领航机械手臂活动轨迹进行跟踪。本发明专利技术提供一种多机械手臂协同控制方法及相关装置，该方法能解决多个机械手臂协同控制容易碰撞以及编队控制复杂的技术问题。碰撞以及编队控制复杂的技术问题。碰撞以及编队控制复杂的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多机械手臂协同控制方法及相关装置


[0001]本专利技术涉及机械手臂
，具体涉及了一种多机械手臂协同控制方法及相关装置。

技术介绍

[0002]对空间目标的安全可靠抓捕，是后续执行航天器在轨维护、在轨加注、在轨制造、在轨维修等任务的前提条件，主要目的在于延长航天器的可用寿命、增强航天器的性能，以及构建新的空间飞行器。统计显示，国外航天机构通过ROTEX、ETS
‑
VII、OE、DEOS、FREND等项目完成了针对空间合作目标的快速自主交会、近距编队飞行、利用机械臂捕获合作目标等技术验证。
[0003]而多个机械臂需要分别控制多个机械手臂，造成控制算法复杂，并且在抓取过程中多个机械臂容易出现碰撞。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有多机械手臂协同控制方法的不足，提供一种基于多机械手臂协同控制方法，该方法能解决多个机械手臂协同控制容易碰撞以及编队控制复杂的技术问题。
[0005]本专利技术公开了一种多机械手臂协同控制方法，所述方法包括：
[0006]将多个机械手臂组成控制编队，并选取其中一个机械手臂作为领航机械手臂，
[0007]设计领航机械手臂活动轨迹，并根据虚拟力策略和领航机械手臂活动轨迹规划每个跟随机械手臂的活动轨迹；
[0008]根据自适应终端滑模控制方法对领航机械手臂活动轨迹进行跟踪。
[0009]优选地，所述设计领航机械手臂活动轨迹，并根据虚拟力策略和领航机械手臂活动轨迹规划每个跟随机械手臂的活动轨迹；包括：所述机械手臂编队中除领航机械手臂以外的机械手臂之间为了避免相互碰撞以及脱离编队，所受相互作用力为：
[0010]其中dij是机械手臂节点vi和vj之间的欧式距离，αij为两节点的方位角，dth为机械手臂节点之间的最优刚性网络中最佳距离，F0定义为机械手臂重力。
[0011]优选地，所述根据自适应终端滑模控制方法对领航机械手臂活动轨迹进行跟踪，包括：建立具有n个自由度旋转关节的领航机械手臂系统动力学模型；
[0012]通过光电编码器获取机械臂各关节角度q和角速度的测量信息，设置各关节跟踪的期望角度qd和期望角速度并计算机械臂轨迹跟踪误差ε1＝q
‑
qd和轨迹跟踪误差
对时间的一阶导数
[0013]建立基于机械臂跟踪误差ε1和跟踪误差加速度ε2的状态空间模型；
[0014]根据ε1和ε2建立一种新型非奇异终端滑模面s。
[0015]优选地，所述根据ε1和ε2建立一种新型非奇异终端滑模面s，包括：
[0016][0017]其中，
[0018][0019]中：C＝diag(ci)，ci＞(i＝1，...，n)为n阶对角正定矩阵，g和h是正奇数，且满足条件：1＜g/h＜2。
[0020]优选地，所述根据自适应终端滑模控制方法对领航机械手臂活动轨迹进行跟踪，之后包括：基于离散时延估计计算对领航机械手臂进行控制，具体控制方法包括：
[0021][0022]其中，η为时延量，为时延估计量；为实时修正量；T为领航机械手臂的采样周期；u(k)为k时刻的领航机械手臂的控制输入量；u(k
‑
η)为估计k时刻的领航机械手臂的时延控制输入量。
[0023]本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种多机械手臂协同控制系统，所述系统包括：
[0024]编队构建单元，用于将多个机械手臂组成控制编队，并选取其中一个机械手臂作为领航机械手臂，
[0025]编队控制单元，用于设计领航机械手臂活动轨迹，并根据虚拟力策略和领航机械手臂活动轨迹规划每个跟随机械手臂的活动轨迹；
[0026]轨迹规划单元，用于根据自适应终端滑模控制方法对领航机械手臂活动轨迹进行跟踪。
[0027]本专利技术的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0028]一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的多机械手臂协同控制方法。
[0029]本专利技术的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0030]一种存储介质，存储程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的多机械手臂协同控制方法。
[0031]本专利技术通过将多个机械手臂组成控制编队，并选取其中一个机械手臂作为领航机械手臂，根据自适应终端滑模控制方法对领航机械手臂活动轨迹进行跟踪。从而是需要通过设计领航机械手臂的控制算法和控制轨迹，其他机械手臂进行跟随，可以使得多个机械手臂协同控制，简化了控制算法，提供控制的鲁棒性，另外通过设计领航机械手臂活动轨迹，并根据虚拟力策略和领航机械手臂活动轨迹规划每个跟随机械手臂的活动轨迹；可以避免了多个机械手臂进行碰撞，从而提高多个机械手臂的控制安全性。
附图说明
[0032]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，标示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术多机械手臂协同控制方法的控制流程图；
[0035]图2为本专利技术多机械手臂控制结构图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0038]另外，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一种该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0039]本专利技术公开了一种多机械手臂协同控制方法，如图1
‑
2，所述方法包括：
[0040]步骤100，将多个机械手臂组成控制编队，并选取其中一个机械手臂作为领航机械手臂，
[0041]步骤200，设计领航机械手臂活动轨迹，并根据虚拟力策略和领航机械手臂活动轨迹规划每个跟随机械手臂的活动轨迹；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多机械手臂协同控制方法，其特征在于，其工作步骤如下：将多个机械手臂组成控制编队，并选取其中一个机械手臂作为领航机械手臂；设计领航机械手臂活动轨迹，并根据虚拟力策略和领航机械手臂活动轨迹规划每个跟随机械手臂的活动轨迹；根据自适应终端滑模控制方法对领航机械手臂活动轨迹进行跟踪。2.根据权利要求1所述多机械手臂协同控制方法，其特征在于，所述设计领航机械手臂活动轨迹，并根据虚拟力策略和领航机械手臂活动轨迹规划每个跟随机械手臂的活动轨迹；包括：所述机械手臂编队中除领航机械手臂以外的机械手臂之间为了避免相互碰撞以及脱离编队，所受相互作用力为其中dij是机械手臂节点vi和vj之间的欧式距离，αij为两节点的方位角，dth为机械手臂节点之间的最优刚性网络中最佳距离，F0定义为机械手臂重力。3.根据权利要求2所述多机械手臂协同控制方法，其特征在于，所述根据自适应终端滑模控制方法对领航机械手臂活动轨迹进行跟踪，包括：建立具有n个自由度旋转关节的领航机械手臂系统动力学模型；通过光电编码器获取机械臂各关节角度q和角速度的则量信息，设置各关节跟踪的期望角度qd和期望角速度并计算机械臂轨迹跟踪误差ε1＝q
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qd和轨迹跟踪误差对时间的一阶导数建立基于机械臂跟踪误差ε1和跟踪误差加速度ε2的状态空间模型；根据ε1和ε2建立一种新型非奇异终端滑模面s。4.根据权利要求3所述多机械手臂协同控制方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：林成熙，欧东，陈磊，
申请(专利权)人：深圳市智鼎自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：