一种多个机器人搬运模型的建模方法、搬运方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多个机器人搬运模型的建模方法、搬运方法及装置，涉及多个机器人领域，该方法包括：获取多个机器人的位置信息；其中多个机器人通过连接杆的顶部与软布的顶点连接；在软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系中根据多个机器人的位置信息和软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型及求解方程；根据多个机器人的位置信息和虚拟连杆模型及求解方程在所述搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系中得到多个机器人搬运模型的正运动学解、多个机器人的编队信息和多个机器人搬运模型的逆运动学解。本发明专利技术中，利用软布的可变形性和正逆运动学框架实现了多个机器人平稳安全的搬运物体。多个机器人平稳安全的搬运物体。多个机器人平稳安全的搬运物体。

【技术实现步骤摘要】
一种多个机器人搬运模型的建模方法、搬运方法及装置


[0001]本专利技术涉及多个机器人领域，尤其涉及一种多个机器人搬运模型的建模方法、搬运方法及装置。

技术介绍

[0002]多移动机器人合作搬运物体作为多个机器人系统一个重要应用场景，也是智能搬运未来的发展方向；多移动机器人通过主控制器派发任务，依靠定位导航系统将物体搬运至目标位置。
[0003]而现有技术中，多移动机器人搬运多为刚性约束，即机器人与被搬运物之间采用刚性连接件或者直接接触；该技术适用于有规则外形或接触表面的搬运物，但对于工业环境中的复杂零件或者医疗领域的病人，刚性约束容易造成零件磨损或者人员受伤。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种多个机器人搬运模型的建模方法、搬运方法及装置，用于解决现有技术中对于工业环境中的复杂零件或者医疗领域的病人，刚性约束容易造成零件磨损或者人员受伤的问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种多个机器人搬运模型的建模方法，包括：
[0007]获取多个机器人的位置信息；其中所述多个机器人通过连接杆与软布连接；所述连接杆的顶部与所述软布的顶点连接；被搬运物体放置在所述软布上；
[0008]根据所述软布的位置展开信息和多个机器人的位置信息构建软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系；并在所述软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系中根据所述多个机器人的位置信息和所述软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型及求解方程；所述虚拟连杆为所述连接杆与所述软布的第一接触点到被搬运物体与所述软布的第二接触点之间的直线段；所述第一接触点与所述第二接触点分别为所述虚拟连杆的两个端点；所述软布的第一展开形态信息为所述软布的初始形状信息；
[0009]根据所述多个机器人的位置信息和虚拟连杆模型及求解方程在所述搬运全局坐标系和所述机器人编队局部坐标系中得到多个机器人搬运模型的正运动学解和所述多个机器人的编队信息；
[0010]根据所述多个机器人搬运模型的正运动学解和所述多个机器人的编队信息，得到所述多个机器人搬运模型的逆运动学解。
[0011]可选的，所述多个机器人为三个机器人，所述根据所述软布的位置展开信息和多个机器人的位置信息构建软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系；并在所述软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系中根据所述多个机器人的位置信息和所述软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型及求解方程，包括：
[0012]根据所述软布的位置展开信息构建软所述布局部坐标系；
[0013]在所述软布局部坐标系中，根据所述多个机器人的位置信息和所述软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型；所述虚拟连杆包括第一虚拟连杆、第二虚拟连杆和第三虚拟连杆；所述第一虚拟连杆的长度为l1、所述第一虚拟连杆的长度为l2和所述第一虚拟连杆的长度为l3；得到所述虚拟连杆的长度的第一求解方程；
[0014]在所述搬运全局坐标系和所述机器人编队局部坐标系中，根据所述多个机器人的位置信息构建虚拟连杆模型；所述虚拟连杆包括第一虚拟连杆、第二虚拟连杆和第三虚拟连杆；所述第一虚拟连杆的长度为l1、所述第一虚拟连杆的长度为l2和所述第一虚拟连杆的长度为l3；得到虚拟连杆长度的第二求解方程；
[0015]由所述第一求解方程和所述第二求解方程得到所述被搬运物体与软布的第二接触点的几何约束方程；
[0016]当被搬运物体高度最低，构建所述被搬运物体势能最低的最优化函数，取势能最低得到第三求解方程；
[0017]根据所述第三求解方程和所述几何约束方程，得到重力约束方程。
[0018]可选的，所述多个机器人为三个机器人，所述根据所述软布的位置展开信息和多个机器人的位置信息构建软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系；并在所述软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系中根据所述多个机器人的位置信息和所述软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型及求解方程，包括：
[0019]根据所述软布的位置展开信息构建软所述布局部坐标系，在所述软布局部坐标系中，所述软布的第二展开形态形成的二维平面空间记为S，所述软布的第二展开形态为所述软布平面铺展开的形态；所述二维平面空间S属于二维实数空间，所述软布的三个顶点坐标为v
i
＝[x
vi
,y
vi
]T
∈S,i＝1,2,3；其中v1＝[0,0]T
,v2＝[x
v2
,0]T
,v3＝[x
v3
,y
v3
]T
；所述被搬运物体与软布的第二接触点为v
o
＝[x
vo
,y
vo
]T
∈S，其中，x
vo
、y
vo
为所述被搬运物体与软布的第二接触点在软布局部坐标系下的x轴和y轴坐标；x
v2
为所述软布的第二顶点的x轴坐标；x
v3
、y
v3
为所述软布的第三顶点的x轴和y轴坐标；角标T为将矩阵进行转置；
[0020]在所述软布局部坐标系中，所述虚拟连杆包括第一虚拟连杆、第二虚拟连杆和第三虚拟连杆；其中，所述虚拟连杆的长度分别为v1,v2,v3至v
o
的直线距离，所述第一虚拟连杆的长度为l1、所述第一虚拟连杆的长度为l2和所述第一虚拟连杆的长度为l3；
[0021]构建所述虚拟连杆的长度的第一求解方程为：
[0022]在所述搬运全局坐标系中，将所述三个机器人中的第i台机器人构建为其中，x
i
为所述第i台机器人在所述搬运全局坐标系中x轴的坐标，y
i
为所述第i台机器人在在所述搬运全局坐标系中y轴的坐标；所述软布与连接杆接触的点为其中，z
r
为预先设置好的固定顶点高度；被搬运物体的坐标为其中x
o
，y
o
，z
o
表示被搬运物体在所述搬运全局坐标系下x轴，y轴和z轴的坐标；为三维实数空间，为二维实数空间，为实数域；在所述搬运全局坐标系下，所述虚拟连杆的长度分别为p1,p2,p3至p
o
的直线段，所述第一虚拟连杆的长度
为l1、所述第一虚拟连杆的长度为l2和所述第一虚拟连杆的长度为l3；
[0023]在所述机器人编队局部坐标系中，以第一机器人r1和第二机器人r2的连线r1r2为x轴，计算旋转矩阵T：
[0024]根据所述旋转矩阵在所述机器人编队局部坐标系中的将所述的位置信息转化为：其中，其中，为在所述机器人编队局部坐标系中被搬运物体在平面内的投影；
[0025]构建虚拟连杆长度的第二求解方程为：
[0026]由所述第一求解方程和所述第二求解方程得到所述被搬运物体与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多个机器人搬运模型的建模方法，其特征在于，包括：获取多个机器人的位置信息；其中所述多个机器人通过连接杆与软布连接；所述连接杆的顶部与所述软布的顶点连接；被搬运物体放置在所述软布上；根据所述软布的位置展开信息和多个机器人的位置信息构建软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系；并在所述软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系中根据所述多个机器人的位置信息和所述软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型及求解方程；所述虚拟连杆为所述连接杆与所述软布的第一接触点到被搬运物体与所述软布的第二接触点之间的直线段；所述第一接触点与所述第二接触点分别为所述虚拟连杆的两个端点；所述软布的第一展开形态信息为所述软布的初始形状信息；根据所述多个机器人的位置信息和虚拟连杆模型及求解方程在所述搬运全局坐标系和所述机器人编队局部坐标系中得到多个机器人搬运模型的正运动学解和所述多个机器人的编队信息；根据所述多个机器人搬运模型的正运动学解和所述多个机器人的编队信息，得到所述多个机器人搬运模型的逆运动学解。2.根据权利要求1所述的多个机器人搬运模型的建模方法，其特征在于，所述多个机器人为三个机器人，所述根据所述软布的位置展开信息和多个机器人的位置信息构建软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系；并在所述软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系中根据所述多个机器人的位置信息和所述软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型及求解方程，包括：根据所述软布的位置展开信息构建软所述布局部坐标系；在所述软布局部坐标系中，根据所述多个机器人的位置信息和所述软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型；所述虚拟连杆包括第一虚拟连杆、第二虚拟连杆和第三虚拟连杆；所述第一虚拟连杆的长度为l1、所述第一虚拟连杆的长度为l2和所述第一虚拟连杆的长度为l3；得到所述虚拟连杆的长度的第一求解方程；在所述搬运全局坐标系和所述机器人编队局部坐标系中，根据所述多个机器人的位置信息构建虚拟连杆模型；所述虚拟连杆包括第一虚拟连杆、第二虚拟连杆和第三虚拟连杆；所述第一虚拟连杆的长度为l1、所述第一虚拟连杆的长度为l2和所述第一虚拟连杆的长度为l3；得到虚拟连杆长度的第二求解方程；由所述第一求解方程和所述第二求解方程得到所述被搬运物体与软布的第二接触点的几何约束方程；当被搬运物体高度最低，构建所述被搬运物体势能最低的最优化函数，取势能最低得到第三求解方程；根据所述第三求解方程和所述几何约束方程，得到重力约束方程。3.根据权利要求2所述的多个机器人搬运模型的建模方法，其特征在于，所述多个机器人为三个机器人，所述根据所述软布的位置展开信息和多个机器人的位置信息构建软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系；并在所述软布局部坐标系、搬运全局坐标系和机器人编队局部坐标系中根据所述多个机器人的位置信息和所述软布的第一展开形态信息构建虚拟连杆模型及求解方程，包括：根据所述软布的位置展开信息构建软所述布局部坐标系，在所述软布局部坐标系中，
所述软布的第二展开形态形成的二维平面空间记为S，所述软布的第二展开形态为所述软布平面铺展开的形态；所述二维平面空间S属于二维实数空间，所述软布的三个顶点坐标为v
i
＝[x
vi
,y
vi
]
T
∈S,i＝1,2,3；其中v1＝[0,0]
T
,v2＝[x
v2
,0]
T
,v3＝[x
v3
,y
v3
]
T
；所述被搬运物体与软布的第二接触点为v
o
＝[x
vo
,y
vo
]
T
∈S，其中，x
vo
、y
vo
为所述被搬运物体与软布的第二接触点在软布局部坐标系下的x轴和y轴坐标；x
v2
为所述软布的第二顶点的x轴坐标；x
v3
、y
v3
为所述软布的第三顶点的x轴和y轴坐标；角标T为将矩阵进行转置；在所述软布局部坐标系中，所述虚拟连杆包括第一虚拟连杆、第二虚拟连杆和第三虚拟连杆；其中，所述虚拟连杆的长度分别为v1,v2,v3至v
o
的直线距离，所述第一虚拟连杆的长度为l1、所述第一虚拟连杆的长度为l2和所述第一虚拟连杆的长度为l3；构建所述虚拟连杆的长度的第一求解方程为：在所述搬运全局坐标系中，将所述三个机器人中的第i台机器人构建为其中，x
i
为所述第i台机器人在所述搬运全局坐标系中x轴的坐标，y
i
为所述第i台机器人在在所述搬运全局坐标系中y轴的坐标；所述软布与连接杆接触的点为其中，z
r
为预先设置好的固定顶点高度；被搬运物体的坐标为其中x
o
，y
o
，z
o
表示被搬运物体在所述搬运全局坐标系下x轴，y轴和z轴的坐标；为三维实数空间，为二维实数空间，为实数域；在所述搬运全局坐标系下，所述虚拟连杆的长度分别为p1,p2,p3至p
o
的直线段，所述第一虚拟连杆的长度为l1、所述第一虚拟连杆的长度为l2和所述第一虚拟连杆的长度为l3；在所述机器人编队局部坐标系中，以第一机器人r1和第二机器人r2的连线r1r2为x轴，计算旋转矩阵T：根据所述旋转矩阵在所述机器人编队局部坐标系中的将所述的位置信息转化为：其中，其中，为在所述机器人编队局部坐标系中被搬运物体在平面内的投影；构建虚拟连杆长度的第二求解方程为...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊振华，周威，胡家玮，彭盖伦，徐享，陈旭，
申请(专利权)人：上海交通大学中国移动通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：