71、机器人协同运输与生物支架打印技术解析

机器人协同运输与生物支架打印技术解析

机器人协同运输部分

在机器人协同运输领域，当使用两个两轮驱动机器人搬运物体时，需要建立相应的模型和控制策略。

模型建立

• 假设机器人运动方向为直线方向，建立了机器人平移方向和电机旋转方向的运动方程。
  • 机器人平移方向运动方程：$M_r\ddot{x} i = 2 \cdot F {reac_i} + f_i$
  • 电机旋转方向运动方程：$J\ddot{h} i = \tau {ref_i} - R_wF_{reac_i}$
  • 机器人位置与车轮旋转角度关系：$x_i = R_wh_i$
  • 电机惯性相关方程：$M_{ni}\ddot{h} i = \tau {ref_i} - R_wF_{reac_i}$ ，其中$M_{ni} = \frac{M_rR_w^2}{2} + J$
  • 物体运动方程：$m\ddot{x}_o = f_1 + f_2$

在运输物体时，假设机器人和物体加速度很小，物体无惯性力，且运动方向向右。由此可得物体加速度视为 0 时，$f_1 = -f_2$ ，即作用在物体两侧的抓持力大小相等、方向相反。

控制系统设计

• 反作用力观测器 ：使用反作用扭矩观测器（RTOB）来估计机器人抓取物体所需的力信息。它能从电机信息中获取力信息，无需力传感器。