【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及机器人控制，尤其涉及一种自适应变阻抗控制方法和装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、面对现代生产任务不断的复杂化和生成过程的柔性化，现代生产对智能化，功能性和多样化的要求越来越高，传统的固定工位的单机械臂的工作模式已经不适用于现代智能制造的环境中。在协作装配、焊接和搬运大型或重型有效载荷等特定的工序任务中，双机械臂拥有更强的负载能力、更广泛的工作空间、多样性的工作方式，相比于单机械臂，多机械臂在制造环节当中具有很高的完成度和灵活的操作度，具有更广泛的应用前景。在对双臂控制的研究当中，主要涉及到的控制层面需要解决关键性问题，双机械臂协同下的位置和力控制。当双机械臂进行工作时，双机械臂需要满足一定的约束关系来保持高度的协调一致性，同时控制机械臂末端的运动轨迹和作用在物体上的机械臂的应力和外部干扰力。否则，因为存在误差，被作用的目标物体将会产生很大的内应力破坏目标物体本身，当目标物体刚度过大时，将会损坏机械臂。因此，如何在考虑外部力和环境因素的情形下，完成双机械臂对目标物体的抓取任务成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种自适应变阻抗控制方法和装置、电子设备及存储介质，能够使得双机械臂在与环境交互时能够灵活地调整其阻抗参数，以更好地完成对目标物体的抓取任务。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种自适应变阻抗控制方法，包括：
3、在双机械臂协作抓取目标物体的过程中，将所述目标物体受到的内力和外力进行解耦，并对
4、加载自适应阻抗控制模型，所述自适应阻抗控制模型包括参考模型和自适应控制器，所述参考模型用于根据所述受力分析结果生成机械臂的期望运动轨迹，所述自适应控制器用于通过比较机械臂实际运动轨迹和所述期望运行轨迹之间的误差信号来调整阻抗参数；
5、在双机械臂运行过程中，根据所述自适应阻抗控制模型输出的所述误差信号更新阻抗参数；
6、根据更新的所述阻抗参数调整自适应阻抗控制策略，以使所述双机械臂根据所述自适应阻抗控制策略对所述目标物体进行抓取。
7、在一些实施例中，所述方法还包括：
8、建立双机械臂协同系统坐标系，目标物体对于参考坐标系的位置和姿态用下式进行求解：
9、
10、式中，为目标物体相对于质心坐标系的转化矩阵；为物体相对于质心处坐标系的3x3的旋转矩阵；为目标物体相对于质心处坐标系的3x1的位置矩阵；
11、目标物体通过质心处坐标系与世界坐标系之间的转化为目标物体与机械臂之间的约束条件，由下式进行表达：
12、
13、式中，为质心处坐标系0相对于世界坐标系w的齐次坐标转换；表示双机械臂的基坐标系相对于世界坐标系的齐次坐标转换；表示双机械臂的末端坐标系相对于双机械臂的基坐标的其次转换；表示目标物体质心坐标系相对于机械臂末端的齐次转换；
14、通过下式对速度约束关系进行分析，使得双臂在运动的过程中保持位置和速度的一致性；
15、
16、式中，表示机械臂末端相对于世界坐标系的速度；表示物体相对于世界坐标系的速度，角速度；表示机械臂末端相对于世界位置变换矩阵；pio表示机械臂末端相对于目标物体质心的位置变换矩阵；表示目标物体质心相对于世界下的方向旋转矩阵。
17、在一些实施例中，所述将所述目标物体受到的内力和外力进行解耦，包括：
18、根据牛顿第二定律和欧拉方程建立双机械臂抓取目标物体的状态，建立以下目标物体的动力学方程：
19、
20、式中io表示目标物体质心处的惯性矩阵；fo∈r6表示双机械臂作用于目标物体上的矢量力；mo∈r6表示目标物体的质量惯性矩阵；表示目标物体运动过程中的线加速度和角加速度；co∈r6表示为目标物体的科氏力、重力和离心力的合力矢量；fext∈r6表示外部干扰力作用于目标物体上的适量力；将上式转化为下式：
21、
22、式中k＝l，r表示为双机械臂的左臂和右臂，skt∈r6表示抓取矩阵；fk表示机械臂作用于目标物体上的力；将抓取矩阵分解得到外力式fi和得到内力式fe：
23、
24、
25、式中是矩阵的广义逆矩阵。
26、在一些实施例中，所述目标物体的受力分析结果包括：
27、
28、式中，xe、xa分别代表期望轨迹和实际轨迹；fe、fa分别代表期望受力和实际受力，其中fk＝fa；md代表惯性矩阵；bd代表阻尼矩阵；kd代表刚度矩阵；δf代表力的误差值；
29、将外力式fi和得到内力式fe代入到上式中，得到下式：
30、
31、其中，fa表示为：
32、fk＝fa＝kr(xe-xa)
33、式中，kr代表目标物体刚度。
34、在一些实施例中，所述误差信号的求解过程如下：
35、e＝xf+δx-xa
36、式中，xf为传统阻抗生成的位置误差，xa为实际轨迹，δx为轨迹调整值；
37、
38、式中，p(t)和v(t)分别为自适应控制中的力误差的比例参数和微分反馈增益参数；a(t)为自适应控制中的调整值；根据下式：
39、xe＝kr-1(fe-δf)+xa
40、
41、式中，
42、其中，理想参考模型的二阶系统如下式：
43、
44、得到实际模型与理想参考模型之间的误差信号为：
45、
46、在状态空间中的表达为：
47、
48、其中，
49、在一些实施例中，所述根据所述自适应阻抗控制模型输出的所述误差信号更新阻抗参数，包括：
50、基于李亚普诺方程的稳定性定理建立如下方程：
51、v＝δfetpδfe+μ1(bm-bl)2+μ2(am-al)2+μ3(yl)2
52、式中，根据李雅普诺夫的第二定理，q＝αtpa；μ1、μ2和μ3为正数；p为非奇异矩阵；通过对上式进行微分，得到：
53、
54、式中，根据李雅普诺夫的第二定理，确保恒小于0，则除了-δfetqδfe不为0之外，其他所有项都为0，得到：
55、
56、因此，得到自适应阻抗控制策略的控制定律：
57、
58、其中，
59、
60、式中，k0、k1、k2、βp和βv都为正积分适应增益系数；a0、p0、v0为自适应控制系统选择的初始值。
61、在一些实施例中，所述根据更新的所述阻抗参数调整自适应阻抗控制策略，包括：
62、通过更新a(t)、p(t)、v(t)以及η(t)，使得自适应阻抗控制策略进行更新。
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【技术保护点】
1.一种自适应变阻抗控制方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标物体受到的内力和外力进行解耦，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标物体的受力分析结果包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述误差信号的求解过程如下：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述自适应阻抗控制模型输出的所述误差信号更新阻抗参数，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据更新的所述阻抗参数调整自适应阻抗控制策略，包括：
8.一种自适应变阻抗控制装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的自适应变阻抗控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要
...【技术特征摘要】
1.一种自适应变阻抗控制方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标物体受到的内力和外力进行解耦，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标物体的受力分析结果包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述误差信号的求解过程如下：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述自适应阻抗控制模型输出的所述误差信号更新阻抗参数，包括：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王宏民，蒋孟，吴龙华，林蔚，黄俊霖，邢博宸，宋莹莹，江励，潘增喜，黄辉，梁艳阳，廖洁玲，李志宏，杨颖怡，张海杰，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：
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