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，双臂机器人协作执行复杂精确任务成为热门研究课题。目前有许多知名的双臂机器人，如日本的 HPR 机器人能模仿人类完成搬运、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 柔性双臂机器人，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 0.1mm；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，精度达 0.5mm - 1mm；中国北京理工大学研制的“慧通”双臂机器人和新松机器人也是代表性的双臂协作机器人，北京航空航天大学研究的空间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，仍需进一步计算和应用。双臂协作机器人工作空间大，能省时省力，还可增强两臂之间的协调性，但在复杂环境中协作执行任务一直是工业难题。许多研究者通过构建滑模等方式关注双臂的适应性，也有学者提出了姿态/力对称协调方法、应用任务相关协同性、B - 样条曲线、鲁棒控制等方法来提高双臂机器人的性能。

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，模拟双臂协作夹紧和移动目标的运动，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。

2. 7R 双臂模型的建立

本文在 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