一种机器人机械手多工位协同作业调度方法

本发明涉及机器人控制，尤其涉及一种机器人机械手多工位协同作业调度方法。

背景技术：

1、在现代柔性制造流水线中，多台机器人机械手通常在紧凑的多工位环境中进行交叉协同作业，底层控制系统依赖严格的时间节拍控制多个机器人机械手实现空间错峰防撞。当生产网络下发需要临时处理的动态插入任务时，现有的多机协同调度系统大多采用全局路径重规划算法。现有的全局路径重规划算法建立在理想刚体运动学模型基础之上。当控制底层指挥机器人机械手执行瞬态极变速变轨以切入动态插入任务时，多关节瞬间输出的物理惯性冲击会激发机械臂连杆内部产生高频柔性机械谐振。现有的调度控制模型忽略了微观层面的连杆柔性应变参数，导致机器人机械手末端在物理三维空间中产生不可控的振动包络膨胀。在工作空间高度重叠的密集工位环境中，由高频机械颤振引发的物理包络膨胀会直接穿透并破坏预设的安全错峰相位边界，造成多台机器人机械手在交叉作业区发生严重的物理碰撞干涉事故，最终引发设备硬件实体损毁与生产线停机。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，旨在改善传统的多机调度大多采用全局路径重规划，由于忽略连杆高频柔性应变，从而造成干涉区机械手物理包络膨胀引发碰撞的问题。

2、本发明提供了如下技术方案，一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，包括以下步骤：

3、s1、获取基准作业节拍频率并转化为基准角速度，基于所述基准角速度控制多个协同机器人机械手按照预设的空间安全错峰相位差进行稳态锁相作业；

4、s2、在所述稳态锁相作业中接收目标作业任务，提取各个所述协同机器人机械手的当前末端运动速度向量以及瞬态柔性应变模态数据；

5、s3、基于端口哈密顿结构将所述当前末端运动速度向量转化为刚体宏观运动能量，并将所述瞬态柔性应变模态数据转化为微观寄生振动能量；

6、s4、基于各个所述协同机器人机械手的所述刚体宏观运动能量进行动能匹配计算，筛选出执行所述目标作业任务的最优机器人机械手；

7、s5、将所述最优机器人机械手的所述刚体宏观运动能量与所述微观寄生振动能量输入无源性控制模型进行赋形计算，生成分数阶有源阻尼补偿角速度指令；

8、s6、将所述分数阶有源阻尼补偿角速度指令反向叠加至底层驱动指令并输入所述最优机器人机械手的各关节伺服驱动电机，执行所述目标作业任务并耗散所述微观寄生振动能量，驱动所述多个协同机器人机械手恢复至所述预设的空间安全错峰相位差。

9、通过采用上述技术方案，将机械手能量解耦生成阻尼补偿指令叠加至伺服电机，进而将微观振动转化为电学耗散，从而改善了传统的多机调度大多采用全局路径重规划，由于忽略连杆高频柔性应变，从而造成干涉区机械手物理包络膨胀引发碰撞的问题。

10、本发明具有如下有益效果：

11、1、本发明中，通过将机械手能量解耦生成阻尼补偿指令叠加至伺服电机，进而将微观振动转化为电学耗散，从而改善了传统的多机调度大多采用全局路径重规划，由于忽略连杆高频柔性应变，从而造成干涉区机械手物理包络膨胀引发碰撞的问题。

12、2、本发明中，通过基于机械手刚体宏观运动能量进行动能匹配计算筛选最优执行载体，进而顺势指派动态插入任务，从而改善了传统的任务指派大多采用全局遍历寻优，由于强制切断机械手原有运动惯性，从而造成动能严重浪费及调度响应延迟的问题。

13、3、本发明中，通过基于哈密顿结构将速度向量与应变数据转化为统一能量维度的宏观运动与微观振动能量，进而实现跨物理域参数解耦，从而改善了传统的数据融合大多采用状态矩阵直接加权，由于未消除底层量纲冲突，从而造成控制律计算发散的问题。

14、4、本发明中，通过将阻尼补偿指令叠加到底层指令输入伺服电机，进而利用电机电路直接耗散机械谐振，从而改善了传统的机械减振大多采用外加阻尼器或轨迹平滑算法，由于增加硬件负载或拉长运算周期，从而造成系统硬件冗余与时序滞后的问题。

1.一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s1中，所述获取基准作业节拍频率并转化为基准角速度，基于所述基准角速度控制多个协同机器人机械手按照预设的空间安全错峰相位差进行稳态锁相作业，包括：

3.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s2中，所述提取各个所述协同机器人机械手的当前末端运动速度向量以及瞬态柔性应变模态数据，包括：

4.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s3中，所述基于端口哈密顿结构将所述当前末端运动速度向量转化为刚体宏观运动能量，并将所述瞬态柔性应变模态数据转化为微观寄生振动能量，包括：

5.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s4中，所述基于各个所述协同机器人机械手的所述刚体宏观运动能量进行动能匹配计算，筛选出执行所述目标作业任务的最优机器人机械手，包括：

6.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s5中，所述将所述最优机器人机械手的所述刚体宏观运动能量与所述微观寄生振动能量输入无源性控制模型进行赋形计算，包括：

7.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s5中，所述生成分数阶有源阻尼补偿角速度指令，包括：激活所述无源性控制模型内置的信号求和合成模块；

8.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s6中，所述将所述分数阶有源阻尼补偿角速度指令反向叠加至底层驱动指令并输入所述最优机器人机械手的各关节伺服驱动电机，包括：

9.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s6中，所述执行所述目标作业任务并耗散所述微观寄生振动能量，包括：

10.根据权利要求1所述的一种机器人机械手多工位协同作业调度方法，其特征在于，在s6中，所述驱动所述多个协同机器人机械手恢复至所述预设的空间安全错峰相位差，包括：