本技术介绍了一种自适应优化技术,用于提升移动机械臂的协调运动控制性能。该方法通过构建冗余运动学零空间解析模型,同步实现主要与次级任务控制。此外,该技术还涉及基于雅可比矩阵的自适应算法设计,以优化机械臂的运动轨迹和提高操作灵活性。
背景技术
移动机械臂已经成为近年来机器人业界的研究热点和发展方向,其逐渐被应用于农业采摘、服务引导、工业上下料及巡检等领域,拥有广阔的市场前景。虽然融合全空间移动与灵活操作能力赋予了移动机械臂杰出的环境交互能力,同时也带来了高精度协调作业规划及控制的难点。即运动学冗余性使得移动机械臂能够同时完成多项任务,如何考虑移动平台和操作臂的运动特性差异,并协调冗余自由度完成最优的作业控制,是移动机械臂自主作业面临的关键挑战。
传统的移动机械臂协调运动控制方法多聚焦于解耦控制策略,即采用上层规划器直接分配移动平台和操作臂的任务目标,然后分别为二者设计独立的控制器完成作业控制。可见该上层规划器不能实现移动机械臂多任务同步的全身冗余自由度协调分配,只能用于移动机械臂的离散顺序作业控制,比如移动抓取、移动采摘和移动磨抛等,即在移动平台移动到目标位置后操作臂再执行操作任务。另一类移动机械臂协调运动控制研究方向则聚焦于联合控制策略,即通过解算移动机械臂的全身冗余运动学同时完成主要任务和次级任务,能够满足移动机械臂连续性作业的车-臂协调运动控制需求,比如连续喷涂和移动清洁等任务,也是本发明所设计控制器要解决的实际问题。目前已有多任务分级控制、加权最小二乘法等方法被应用于移动机械臂的冗余运动学协调控制,但这些方法没有考虑移动平台和操作臂的运动特性差异,比如定位精度差异、关节位置限制和自碰撞等因素均会影响末端作业精度。此外,上述冗余运动学协调控制方法多假设移动机械臂的运动学参数精确已知,但是该假设常因移动机械臂的连杆制造误差和测量误差而难以成立,所以限制了相关控制方法的实际应用。
实现思路