[发明专利]双机械臂协同运动方法及系统

说明书

本发明公开了一种双机械臂协同运动方法及系统，该方法包括：根据实体双机械臂构建虚拟双机械臂三维空间模型；对机械臂进行运动学建模；确定双机械臂的协作范围；根据实际需求控制虚拟双机械臂运动至目标位姿，并在运动过程中结合协作范围实时进行路径规划和碰撞检测，并将可行的路点保存至工控机的数据库中；建立工控机与实际双机械臂的通信；工控机加载数据库中可行的路点至实际双机械臂，控制其运动至目标位姿。系统包括：工控机模块、通信模块、显示模块。本发明通过控制虚拟机械臂协同运动，并记录不会发生机械臂碰撞等问题的优选路点，根据这些路点控制实际机械臂运动至目标位姿，不会造成实际机械臂损伤，在机器人教学与实训等领域具有很好的应用价值。

技术领域

本发明属于双机械臂机器人技术领域，特别涉及一种双机械臂协同运动方法及系统。

背景技术

从1954年世界上第一台可编程机器人的诞生，到如今机器人与我们的生产生活息息相关，相关技术日益成熟。随着人们对各个领域机器人应用需求不断提高，双臂机器人应运而生。由于实现双机械臂协同运动难度较大，大部分技术还没有稳定、成熟，许多双机械臂的应用研究仍停留于实验室阶段，距离实际应用的普及还有一段距离。

在研究过程中，若直接操作机械臂，对操作人员要求较高，专业度不高或者新手很难直接上手操作，此外，双机械臂运动过程中存在一定的危险，直接操作实际双机械臂可能对操作人员的安全造成危害。

此外，双机械臂不同于单机械臂的特性，若操作人员将未经验证的算法或者路点直接加载到实际双机械臂，双机械臂在运行过程中很容易出现碰撞、损坏情况，造成经济损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用虚拟现实技术实现双机械臂协同运动的方法及系统，避免直接操作实际机械臂造成实际机械臂损伤。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种双机械臂协同运动方法，包括以下步骤：

步骤1、工控机根据实体双机械臂进行建模，构建包括周围环境信息的虚拟双机械臂三维空间模型，该模型的相关数据存至工控机模型库，并将虚拟双机械臂三维空间模型送至显示模块显示；

步骤2、工控机对机械臂进行运动学建模；

步骤3、工控机确定双机械臂的协作范围；

步骤4、工控机根据实际需求控制虚拟双机械臂运动至目标位姿，且在显示模块上实时显示虚拟双机械臂的关节角度和运动状态，并在运动过程中结合协作范围实时进行路径规划和碰撞检测，并将可行的路点保存至工控机的数据库中；

步骤5、建立工控机与实际双机械臂的通信；

步骤6、工控机加载数据库中可行的路点至实际双机械臂，控制其运动至所述目标位姿，在运动过程中实时将位姿信息反馈至工控机。

实现上述双机械臂协同运动方法的系统，包括：

工控机模块，用于对双机械臂进行建模，并控制虚拟和实际双机械臂的运动；

通信模块，用于实现工控机模块与实际双机械臂的通信；

显示模块，用于显示虚拟双机械臂及其关节角度和运动状态。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)系统为双机械臂系统运动控制的研究提供了直观的三维仿真环境，系统仿真精确、动态性能好；2)利用不同的建模方法对实际双机械臂进行建模，减少了工作量，提高了操作人员的工作效率；3)工控机与实际双机械臂建立通信，可以自由切换虚拟双机械臂和实际双机械臂，将在虚拟仿真平台上试验得到的数据应用到实际系统中，可以很好地解决实际应用中的路径规划、避障、防碰撞等问题；4)本发明可以应用在双机械臂研究或者实训教学等领域，后期也可以根据双机械臂不同的应用场景进行调试，应用范围广。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。