双七自由度臂防碰撞协同控制算法研究

作     者：江亦涵 王挺 李亚伟 邵士亮 王宁 毕健康 姚辰 JIANG Yihan;WANG Ting;LI Yawei;SHAO Shiliang;WANG Ning;BI Jiankang;YAO Chen

作者机构：中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 沈阳理工大学自动化与电气工程学院沈阳110159 中国科学院大学北京100049 沈阳工业大学人工智能学院沈阳110870 沈阳化工大学信息工程学院沈阳110142 

出 版 物：《高技术通讯》 (Chinese High Technology Letters)

年 卷 期：2023年第33卷第7期

页      面：750-761页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金联合基金项目(U20A20201) 国家重点研发计划(2021YFF0306201) 辽宁省重点研发计划(2020JH2/10300104)资助项目 

主　　题：双臂协同 七自由度机械臂 有向包围盒 吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法 碰撞检测 

摘      要：针对仿人双机械臂协同运动规划中防碰撞的核心问题,提出了一种双冗余机械臂防碰撞算法。建立有向包围盒(OBB)模型,结合基于单纯形退化的改进吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法,计算包围盒两两之间的距离,依照距离大小判断自碰撞发生的可能性。基于牛顿-辛普森迭代法计算出机械臂满足指定末端位置要求的逆解,然后进行基于包围盒欧氏距离的改良五次多项式插补以生成末端运动轨迹。实验结果表明,该套控制系统可以灵活地进行协同工作,完成包含插拔火炬钥匙、火炬传递相关动作在内的各项任务,且在协同工作过程中可以有效避免发生碰撞。