申请/专利权人：华中科技大学;泉州华中科技大学智能制造研究院

申请日：2022-09-28

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN115890653B

主分类号：B25J9/16

分类号：B25J9/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2023.04.21#实质审查的生效;2023.04.04#公开

摘要：本发明公开了一种基于多通道的双臂机器人协同控制方法、装置及可读介质，基于单臂N关节机械臂的三维模型建立N+1个连杆坐标系；基于连杆变换矩阵获得相邻两个连杆之间的坐标变换矩阵，基于相邻两个连杆的坐标变换矩阵得到单臂末端连杆坐标系相对于基坐标系的坐标变换矩阵；基于单臂基坐标系到单臂末端连杆坐标系的坐标变换矩阵和双臂基坐标系之间的坐标变换矩阵，求解两个机械臂末端坐标系之间的坐标变换矩阵，并进而求解出工件和主臂之间、双臂之间以及双臂关节角速度之间的约束关系；根据工件和主臂之间、双臂之间和或双臂关节角速度之间的约束关系建立控制方式，求出双臂关节的目标角度。减少资源浪费的同时保证数据的隔离性和相对独立性。

主权项：1.一种基于多通道的双臂机器人协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，基于单臂N关节机械臂的三维模型建立N+1个连杆坐标系，并获得连杆参数；S2，基于所述连杆参数和连杆变换矩阵获得相邻两个连杆之间的坐标变换矩阵，基于相邻两个连杆之间的坐标变换矩阵得到单臂末端连杆坐标系相对于所述连杆坐标系中的基坐标系的坐标变换矩阵；S3，基于单臂基坐标系到单臂末端连杆坐标系的坐标变换矩阵和双臂基坐标系之间的坐标变换矩阵，求解两个机械臂末端坐标系之间的坐标变换矩阵，并进而求解出工件和主臂之间的位姿约束关系、双臂之间的位姿约束关系以及双臂关节角速度之间的约束关系，所述步骤S3具体包括：通过对两个机械臂的基坐标系之间的坐标变换矩阵进行描述： 其中，为右臂基坐标系{L0}相对于左臂基坐标系{R0}的姿态矩阵，为右臂基坐标系相对于左臂基坐标系的位置向量；在双臂机器人基坐标系{O}的描述之下，建立工件质心和主臂末端之间的约束方程： 其中，表示工件质心坐标系{M}相对双臂机器人基坐标系{O}的变换矩阵，表示主臂末端坐标系{L}相对于双臂机器人基坐标系{O}的变换矩阵，表示工件质心坐标系{M}相对于主臂末端坐标系{L}的变换矩阵；工件质心坐标系{M}和机器人基坐标系{O}之间的变换关系分别通过沿着左臂的齐次坐标变换矩阵方程和沿着右臂的齐次坐标变换矩阵方程来描述： 其中，表示左臂基坐标系{LO}相对于双臂机器人基坐标系{O}的坐标系变换矩阵，表示左臂末端坐标系{L}相对左臂基坐标系{LO}的坐标变换矩阵，表示右臂基坐标系{RO}相对于双臂机器人基坐标系{O}的坐标系变换矩阵，表示右臂末端坐标系{R}相对右臂基坐标系{RO}的坐标变换矩阵，表示工件质心坐标系{M}相对{右臂末端坐标系R}的坐标变换矩阵；将上述两个公式联立，得到双臂间全约束模式下的双臂之间的位姿约束关系： 左臂末端坐标系相对于双臂机器人基坐标系的位置向量右臂末端坐标系相对于双臂机器人基坐标系的位置向量和右臂末端坐标系相对于左臂末端坐标系的位置向量共同组成了闭环向量图，所以双臂末端坐标系间的位置约束关系采用如下闭环向量方程进行表示： 其中，为左臂末端坐标系{L}相对于双臂机器人基坐标系{O}的旋转变换矩阵；对上式进行关于时间的微分，得到了双臂末端线速度之间的约束等式： 其中，Jlql表示左臂的线速度雅可比矩阵，Jrqr表示右臂的线速度雅可比矩阵，表示左臂的关节角速度向量，表示右臂的关节角速度向量；基于双臂末端的角速度为相等关系，推导出双臂的关节角速度和之间的约束关系： 其中，Jlωql表示左臂的角速度雅可比矩阵，Jrωqr表示右臂的角速度雅可比矩阵，将上述两式整合到一起，推导出双臂关节角速度和之间的约束关系如下： 其中，表示完整的右臂速度雅可比矩阵，Jrqr表示前三行右臂的线速度雅可比矩阵部分，Jrωqr表示后三行右臂的角速度雅可比矩阵部分，而则表示完整的左臂速度雅可比矩阵，的物理意义则是双臂末端线速度受的影响所造成的差异；S4，根据工件和主臂之间的位姿约束关系、双臂之间的位姿约束关系和或双臂关节角速度之间的约束关系建立控制方式，求出双臂关节的目标角度。

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