【CN109807902A】一种基于反步法的双机械臂力位模糊混合控制方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910274053.5

(22)申请日 2019.04.08

(71)申请人 青岛大学

地址 266071 山东省青岛市崂山区香港东

路7号青岛大学

(72)发明人 于金鹏　马玉梅　柳建良　刘占杰　

胡成江　张国斌　王博　

(74)专利代理机构 青岛智地领创专利代理有限

公司 37252

代理人 朱玉建

(51)Int.Cl.

B25J 9/16(2006.01)

(54)发明名称一种基于反步法的双机械臂力/位模糊混合控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于反步法的双机械臂力/位模糊混合控制方法。该方法针对协同机器人的力/位控制精度需求以及系统中的非线性问题，基于Lyapunov函数对机器人系统的控制量进行了约束，同时利用模糊逻辑系统逼近系统中的非线性函数，构造了模糊自适应位置跟踪控制器。本发明方法可以保证系统的跟踪误差能够收敛到原点周围的一个足够小的邻域内，并且可以把末端执行器与目标物体的接触力控制在一个限定的范围，仿真结果表明这种新的控制方法保证了多机械臂的各个状态量在系统的约束空间内，控制器输入都稳定在一个有界区域内。本发明方法实现了对双机械臂的力/位跟踪控制快速

有效的响应。权利要求书4页 说明书12页 附图5页CN 109807902 A 2019.05.28

C N 109807902

A

1.一种基于反步法的双机械臂力/位模糊混合控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

a建立第i个机械臂的动力学模型，

如公式(1)所示：

其中：

q i ＝[q i ,1,q i ,2,q i ,3]T ，q i ,n 表示第i个机械臂上的第n个关节向量；n＝1,2,3；

τi ＝[τi ,1,τi ,2,τi ,3]T ，τi ,n 表示施加在第i个机械臂上的第n个关节力的输入矢量；是第i个机械臂的对称正定惯性矩阵；

是第i个机械臂的科里奥利和离心力矩阵；

G i (q i )是第i个机械臂的重力矢量；是第i个机械臂的雅可比矩阵；

是动态和静态摩擦矢量；

d i (t)是外部干扰的矢量；

是第i个末端执行器施加在目标物体上的力；

b建立目标物体的动力学模型，

如公式(2)所示：其中：是目标物体的位置和方位向量；

p r 是目标物体的位置向量，是目标物体的方向向量；

M o (p)是目标物体的对称正定惯性矩阵；

是目标物体的科里奥利和离心力矩阵；

G o (p)是目标物体的重力矢量；

F o 是目标物体质心所受的合力矩矢量，F o

用如下公式(3)表示：其中，

是从第i个末端执行器到目标物体的雅可比矩阵；

表示为内力f i 和外力E i 之和，

从而得到：

将公式(3)和公式(4)代入公式(2)中可得到：

外力E i 的表达为：其中，为正定对角矩阵，表示目标物体在第i个机械臂上的负载分布；

将公式(6)代入公式(4)得到：

c建立多机械臂合作的动态模型，如式(8)所示：

权　利　要　求　书1/4页2CN 109807902 A