57、双臂协作执行任务稳定性研究

双臂协作执行任务稳定性研究

1. 引言

在工业领域，单机械臂难以完成复杂操作任务。目前，双臂机器人协作执行复杂精确任务成为热门研究课题。例如，日本的 HPR 机器人能模仿人类进行搬运、拧螺栓等操作；ABB 公司推出的全球首款面向市场的人机协作机器人 Yumi 灵活双臂机器人，可实现精确装配任务；日本安川的 MOTORMAN 双臂 15 轴协作机器人协调性高，位置精度可达 0.1 毫米；美国的 Baxter 双臂机器人是最早基于 ROS 开源平台的开源机器人，精度可达 0.5 毫米 - 1 毫米；中国北京理工大学研发的“汇通”双臂机器人以及新松机器人，都是国内有代表性的双臂协作机器人。北京航空航天大学还研究了太空双臂机器人平台，能适应操作任务的复杂性和精确性。

然而，双臂协作机器人在工业领域应用较少，需要对其进行进一步的计算和应用研究。双臂协作机器人具有工作空间大、省时省力的优点，能增强两臂间的协调性，但在复杂环境中协作执行任务一直是工业领域的难题。许多研究人员通过构建滑模等方式关注双臂的适应性。

本文采用 MATLAB 和 ADAMS 相结合的数值分析方法，验证双臂逆运动学解的正确性，模拟双臂协作夹持和移动目标的运动，通过多次实验对比模拟结果，统计双臂协作执行任务的成功率，以验证双臂协作操作任务的适应性和稳定性。

2. 7R 双臂模型的建立

在 Solidworks 中建立 7R 双臂协作机器人的机械模型，可在实际模拟前对模型的质量、惯性和运动精度进行虚拟仿真。该机器人各关节的机械结构设计模仿人类手臂的自由度，七个旋转关节分别位于肩部、大臂、肘部、小臂、手腕和爪端。7R 协作机器人的连杆结构参数和关节坐标如图 1 所示。

<