具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法及系统与流程

本申请涉及工业自动化机器人，具体涉及一种具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法及系统。

背景技术：

1、随着工业4.0与智能制造的快速发展，移动作业机器人已广泛应用于仓储物流、电子制造、汽车零部件装配等领域，用于实现物料的自动转运、上下料与装配作业。对于尺寸较大、重量较大或者需要保持特定位姿的工件，通常采用双臂机器人通过两个末端执行器共同抓取工件，并带动工件按照目标运动轨迹运动。

2、现有双臂机器人多采用主从式位置控制，从臂按照主臂的运动状态跟随运动。然而，两个机械臂在制造精度、安装位置、坐标标定及控制响应等方面存在差异，实际作业过程中还可能出现运动不同步，从而使两个末端执行器之间产生相对位置偏差和相对姿态偏差。

3、在两个末端执行器共同抓取同一工件的情况下，上述相对位姿偏差容易转化为作用于工件及机械臂的刚性拉扯力，导致抓取力波动、工件变形或者机械臂负载增大。仅通过位置控制提高两个机械臂的运动同步性，难以消除机械结构误差、标定误差及运动不同步产生的影响，也难以使末端执行器作用于工件的抓取力保持稳定。

4、此外，如果两个机械臂均按照目标运动轨迹进行刚性位置控制，容易因两个末端执行器之间的相对位姿偏差产生较大的刚性拉扯力；如果通过放宽位置约束减小所述刚性拉扯力，又可能影响工件的运动轨迹和抓取稳定性。因此，现有双臂协同控制方式难以在保持工件运动轨迹的同时，对末端执行器作用于工件的抓取力进行有效控制。

5、基于此，需要一种新的具身机器人双臂协同控制方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法及系统，通过复合浮动机构的被动浮动补偿与具身机器人双臂力位混合控制相配合，减小具身机器人双臂相对位姿偏差引起的刚性拉扯力，同时保持工件的运动轨迹和抓取力稳定，实现了从货物对接、装载、转运、抓取到放置的全流程无人化作业，大幅提升了系统的作业效率、稳定性与安全性。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：

3、本说明书实施例提供一种具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，应用于双臂机器人，所述双臂机器人包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂末端通过复合浮动机构连接第一末端执行器，所述第二机械臂末端固定连接第二末端执行器；所述方法包括：

4、获取待抓取工件对应的目标运动轨迹；

5、获取所述工件对应的目标抓取力；

6、控制所述第一末端执行器与所述第二末端执行器共同抓取所述工件；

7、根据所述目标运动轨迹控制所述第二机械臂运动，使所述第二末端执行器带动所述工件沿所述目标运动轨迹运动；

8、在所述工件运动过程中，所述第一末端执行器随所述复合浮动机构相对于所述第一机械臂末端浮动，以补偿所述第一末端执行器与所述第二末端执行器之间的相对位姿偏差；

9、获取所述第一末端执行器作用于所述工件的实际抓取力，根据所述目标抓取力与所述实际抓取力得到力偏差；

10、根据所述力偏差，生成所述第一机械臂的力控制指令；

11、根据所述力控制指令控制所述第一机械臂的运动，使所述实际抓取力在所述第二机械臂沿所述目标运动轨迹运动的过程中跟踪所述目标抓取力。

12、本说明书实施例还提供一种具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制系统，包括：移动底盘、第一机械臂、第二机械臂、复合浮动机构、第一末端执行器、第二末端执行器和中央协同控制器；

13、所述第一机械臂和所述第二机械臂设置于所述移动底盘上，所述第一机械臂末端通过所述复合浮动机构连接所述第一末端执行器，所述第二机械臂末端固定连接所述第二末端执行器；

14、所述中央协同控制器分别与所述第一机械臂和所述第二机械臂通信连接，用于获取待抓取工件对应的目标运动轨迹和目标抓取力，控制所述第一末端执行器与所述第二末端执行器共同抓取所述工件；

15、所述中央协同控制器还用于根据所述目标运动轨迹控制所述第二机械臂运动，使所述第二末端执行器带动所述工件沿所述目标运动轨迹运动；

16、所述复合浮动机构用于在所述工件运动过程中，使所述第一末端执行器相对于所述第一机械臂末端浮动，以补偿所述第一末端执行器与所述第二末端执行器之间的相对位姿偏差；

17、所述中央协同控制器还用于获取所述第一末端执行器作用于所述工件的实际抓取力，根据所述目标抓取力与所述实际抓取力得到力偏差，根据所述力偏差生成所述第一机械臂的力控制指令，根据所述力控制指令控制所述第一机械臂运动，使所述实际抓取力在所述第二末端执行器带动所述工件沿所述目标运动轨迹运动的过程中跟踪所述目标抓取力。

18、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的技术效果至少包括：

19、本申请通过控制第二机械臂按照目标运动轨迹带动工件运动，控制第一机械臂根据抓取力偏差调节实际抓取力，并利用复合浮动机构补偿两个末端执行器之间的相对位姿偏差，能够减小具身机器人双臂的位置误差、姿态误差及运动不同步所引起的刚性拉扯力，使工件沿目标运动轨迹运动的同时，第一末端执行器的实际抓取力跟踪目标抓取力，从而提高具身机器人双臂共同抓取及搬运工件的稳定性。

1.一种具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，其特征在于，应用于双臂机器人，所述双臂机器人包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂末端通过复合浮动机构连接第一末端执行器，所述第二机械臂末端固定连接第二末端执行器；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，其特征在于，所述复合浮动机构为所述第一末端执行器提供平移浮动自由度和转动浮动自由度；

3.根据权利要求1所述的具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，其特征在于，所述根据所述力偏差，生成所述第一机械臂的力控制指令，包括：

4.根据权利要求3所述的具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，其特征在于，所述根据所述力偏差和所述力变化偏差，生成所述第一机械臂的力控制指令，包括：

5.根据权利要求1所述的具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，其特征在于，所述根据所述目标运动轨迹控制所述第二机械臂运动，包括：

6.根据权利要求5所述的具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，其特征在于，所述目标运动状态包括目标位置和目标速度，所述实际运动状态包括实际位置和实际速度；

7.根据权利要求1所述的具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求1所述的具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制系统，其特征在于，包括：移动底盘、第一机械臂、第二机械臂、复合浮动机构、第一末端执行器、第二末端执行器和中央协同控制器；

10.根据权利要求9所述的具身机器人双臂浮动抓取的力位混合协同控制系统，其特征在于，所述复合浮动机构包括安装座、平面浮动件、浮动导向件、摆动连接组件和复位组件；