本发明专利技术公开了一种主从式多机器人协作系统的轨迹示教与规划方法，依据协作机器人末端位姿间的相对运动形式对多机器人系统的协作运动进行分类，将其分为耦合运动和叠加运动，针对这两种相对运动形式推导机器人末端位姿间的约束关系；依据约束关系确定多机器人协作时的轨迹示教步骤、示教信息，将多机器人系统的协作运动轨迹规划问题转化为多个单机器人笛卡尔空间轨迹规划问题，从而完成多机器人协作系统的轨迹示教与规划任务。本发明专利技术可应用于满足上述运动约束的多种工业过程中，如复杂装配任务、大型工件的搬运、无夹具焊接等过程中的部分协作运动，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性化制造系统、工业机器人
，具体涉及一种。
技术介绍
传统的工业机器人不具备协作的功能，对于许多复杂的装配任务或大型工件的搬运等通常很难完成。多机器人协作系统是将多个单机器人系统在控制逻辑上组合起来，是对传统的单机器人控制系统在功能与结构上的扩展。各机器人之间在运动轨迹和运动时间上相互配合，能够提高整个机器人系统的作业能力。多机器人协作系统的出现为解决复杂作业任务提供了可能，在柔性化制造系统的设计和实现中将发挥重要的作用。 目前，对于应用于工业生产的机器人系统，各机器人的运动轨迹仍然需要通过人工示教的方式获得。多机器人协作系统是对单机器人系统的扩展，目前依然缺少相应的轨迹示教和规划理论。选定什么样的示教步骤和示教轨迹的特征点信息能够完成多机器人系统的轨迹示教和规划，并使得参与协作的各机器人的轨迹规划结果满足协作运动的约束条件，这就是本专利技术中所谓的多机器人系统轨迹示教与规划问题。解决多机器人系统的轨迹示教与规划问题，目前的文献资料中依然缺少明确的方法。然而要针对传统的单机器人控制器实现多机器人协作功能的扩展、要促进多机器人系统的广泛应用，必须提供一种解决多机器人协作系统的轨迹示教与规划问题的方法。目前，国外已经有少数先进的机器人生产公司，如瑞士的ABB、德国的KUKA、日本的Motoman等，推出了自己的多机器人系统。然而，上述公司对于多机器人系统的轨迹示教与规划问题的基本原理、实现方法等都没有提供相应的介绍。同时，我国自主研发的国产机器人目前均不具备相互协作的功能。因此，当前提出一种能够解决多机器人协作系统的轨迹示教和规划问题的方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对柔性化制造领域中的多机器人协作生产系统，提出了一种，该方法能够解决多机器人系统协作运动时的轨迹不教与规划问题。本专利技术采用的技术方案是一种，依据协作机器人末端位姿间的相对运动形式对多机器人系统的协作运动进行分类，针对每种相对运动形式推导机器人末端位姿间的约束关系；依据推导结果确定多机器人协作时的轨迹示教步骤、示教信息，将多机器人系统的协作运动轨迹规划问题转化为多个单机器人笛卡尔空间轨迹规划问题，从而完成多机器人协作系统的轨迹示教与规划任务。多机器人协作系统主流采用的是主/从控制策略，即指定协作系统中一台机器人为主机器人，其余为从机器人。其协作控制是主机器人在笛卡尔坐标系下的控制，从机器人通过主从机器人约束关系生成其控制策略。根据协作机器人末端的相对运动，将多机器人系统的协作运动分为两类 (I)耦合运动具有协作关系的机器人在某一时刻同时开始相同形式的运动，运动过程中保持各机器人末端位姿之间的相对位姿关系不变。(2)叠加运动具有协作关系的机器人在某一时刻同时开始运动，其中主机器人的末端运动轨迹独立，从机器人相对主机器人工具手坐标系产生运动，从机器人的运动轨迹是参考主机器人末端的相对运动与主机器人末端运动轨迹的叠加。耦合运动的典型代表为双机器人搬运系统，由于从机器人跟随主机器人运动，因此从机器人不需要单独的轨迹示教指令，整个系统的示教和规划可以在主机器人的基坐标系下完成。假设主机器人轨迹上不同的两点召和巧，其在主机器人基坐标系下的坐标为-巧和abP2 ,坐标系建立方式如附图I所示。当主机器人沿Pl运动到巧时，从机器人沿巧运动到^。根据耦合运动的定义可知巧和石的相对位姿关系应等于和II的相对位姿关系。假设51^和515/|为石以及tI在从机器人基坐标系下的坐标。用4x4的齐次变换矩阵**辱代表点在直角坐标下的坐标权利要求1.一种主从式多机器人协作系统的轨迹不教与规划方法，其特征在于依据协作机器人末端位姿间的相对运动形式对多机器人系统的协作运动进行分类，将其分为耦合运动和叠加运动，针对这两种相对运动形式推导机器人末端位姿间的约束关系；依据约束关系确定多机器人协作时的轨迹示教步骤、示教信息，将多机器人系统的协作运动轨迹规划问题转化为多个单机器人笛卡尔空间轨迹规划问题，从而完成多机器人协作系统的轨迹示教与规划任务。2.根据权利要求I所述的，其特征在于对于所述耦合运动，即运动过程中保持各机器人末端位姿之间的相对位姿关系不变，可以由主机器人轨迹上任意两点P1和P2以及从机器人上一点P1计算出从机器人对应的另外一点P ，根据PpP1的相对位姿与P2、P 的相对位姿相同，可以得到3.根据权利要求I所述的，其特征在于对于所述叠加运动，即运动过程中主机器人的末端运动轨迹独立，从机器人相对主机器人工具手坐标系产生运动，这种情形下，主机器人运动轨迹独立规划，从机器人轨迹规划方法如下，先将从机器人示教点通过下式变换到主机器人工具手坐标系下全文摘要本专利技术公开了一种，依据协作机器人末端位姿间的相对运动形式对多机器人系统的协作运动进行分类，将其分为耦合运动和叠加运动，针对这两种相对运动形式推导机器人末端位姿间的约束关系；依据约束关系确定多机器人协作时的轨迹示教步骤、示教信息，将多机器人系统的协作运动轨迹规划问题转化为多个单机器人笛卡尔空间轨迹规划问题，从而完成多机器人协作系统的轨迹示教与规划任务。本专利技术可应用于满足上述运动约束的多种工业过程中，如复杂装配任务、大型工件的搬运、无夹具焊接等过程中的部分协作运动，具有广阔的应用前景。文档编号G05B19/19GK102662350SQ20121017797公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日专利技术者戴先中, 甘亚辉, 陆志远 申请人:东南大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：甘亚辉，戴先中，陆志远，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。