[发明专利]一种面向建筑板材安装的双臂机器人力位混合控制方法

权利要求书

1.一种面向建筑板材安装的双臂机器人力位混合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在给出期望的主臂位置后，根据主臂末端的六维力传感器采集到的接触力数据以及期望位置设计主臂-板材阻抗控制器，计算出主臂末端指令位置；根据编码器获得的主臂末端位置数据和主臂-从臂位置约束关系，计算出从臂的期望位置；

S2、使用从臂末端的六维力传感器采集到的接触力数据，通过模糊逻辑系统将从臂与板材间的接触力或力矩信息转化为从臂-板材阻抗模型中的刚度偏移系数，方法如下：

首先根据从臂末端的六维力传感器采集到的接触力以及接触力期望值，求出接触力误差e_f以及接触力误差变化量Δe_f；然后对接触力误差e_f以及接触力误差变化量Δe_f进行模糊化，并按照刚度偏移系数模糊推理规则，求出刚度偏移系数的模糊值；最后根据阻抗偏移系数清晰化计算，得到刚度偏移系数ΔK；

所述接触力误差e_f的计算公式为：

e_f＝f_t-f_d

其中f_t是从臂末端的六维力传感器采集到的接触力，f_d是接触力期望值，e_f的变化范围为[-f_d，f_tmax-f_d]，f_tmax为从臂末端的六维力传感器采集到的最大接触力，接触力误差分成7个模糊集E＝{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，采用高斯隶属度函数；接触力误差变化量Δe_f的变化范围为[-2f_tmax，2f_tmax]；

在板材运动的x方向，接触力误差e_f在x方向要求的论域范围为[e_fxmin，e_fxmax]，e_fxmin和e_fxmax为整数，论域e_fx0变换方法为：

将x方向的接触力误差e_fx及误差变化量Δe_fx的模糊值作为输入，通过建立模糊规则进行运算，从而得到刚度偏移系数的模糊值；

刚度偏移系数同样分成7个模糊集E＝{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，采用高斯隶属度函数，刚度偏移系数在x方向的清晰值k_x0的变化范围为[k_xmin，k_xmax]，k_xmin和k_xmax为整数，实际输出值即x方向的刚度偏移系数；ΔK_x的变化范围为[ΔK_xmin，ΔK_xmax]，ΔK_xmin和ΔK_xmax表示刚度偏移系数在x方向的最小和最大值，取值为设定刚度偏移系数的0～2倍，采用线性变换的方法计算ΔK_x：

同理计算其余方向的刚度偏移系数，最后将各方向的刚度偏移系数组成对角矩阵得到刚度偏移系数ΔK；

S3、根据从臂的接触力期望值、从臂-板材阻抗模型和刚度偏移系数，利用从臂末端的六维力传感器采集到的实时接触力数据，设计从臂-板材变阻抗控制算法，从而求取从臂的位移偏移量，并进一步获得从臂的指令位置，方法如下：

对从臂末端抓取板材运动的位置/力采用变阻抗的控制方法，从臂的指令位置x_r2的计算公式为：

其中，F_d2是从臂的期望接触力，F_e2是从臂末端的六维力矩传感器采集到的接触力，x_d2是从臂末端的期望位置，e₂表示从臂的位置补偿量，M₂、B₂和K₂是从臂-板材间阻抗模型的惯性、阻尼和刚度矩阵，ΔK是刚度偏移系数，由S2计算得到。

2.根据权利要求1所述面向建筑板材安装的双臂机器人力位混合控制方法，其特征在于，

主臂的输入是期望位置，反馈数据是角度编码器测量的机器人角度信息和主臂末端的六维力传感器采集到的接触力数据，主臂-板材阻抗控制器采用阻抗方法；

从臂的输入是采集的主臂末端实际位置，反馈数据是角度编码器测量的机器人角度信息和从臂末端的六维力传感器采集到的接触力数据，从臂-板材变阻抗控制算法采用变刚度控制方法。