【摘 要】
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随着机器人技术的发展,国内外对多自由度双臂机器人的研究越发深入,同时也带动了智能领域的发展。在传统单臂机器人基础上,七自由度冗余双臂机器人不仅增加了两个自由度,使机械臂的灵活性和容错性上有了更大的提高,同时也提升了双臂协调操作的难度系数,研究复杂环境下多自由度双臂机器人协调操作下的运动规划俨然已成为该领域热点问题。本文主要内容分为七自由度冗余双臂机器人的运动学和对力学、双臂松协调操作、双臂紧协调操
【基金项目】
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拟人机械臂研究领域，具体项目为:上海市机器人研发与转化功能型平台开放课题资助（项目编号:K2020468）
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随着机器人技术的发展,国内外对多自由度双臂机器人的研究越发深入,同时也带动了智能领域的发展。在传统单臂机器人基础上,七自由度冗余双臂机器人不仅增加了两个自由度,使机械臂的灵活性和容错性上有了更大的提高,同时也提升了双臂协调操作的难度系数,研究复杂环境下多自由度双臂机器人协调操作下的运动规划俨然已成为该领域热点问题。本文主要内容分为七自由度冗余双臂机器人的运动学和对力学、双臂松协调操作、双臂紧协调操作以及双臂协调避障轨迹规划四方面阐述,并搭建仿真平台进行验证。论文主要工作如下:（1）七自由度冗余双臂机器人运动学及工作空间分析。首先,采用标准D-H法建立双臂坐标系,采用几何法求解双臂逆运动学,同时,在MATLAB中编写程序建立双臂模型,验证运动学正逆解正确性,最后根据蒙特卡洛法求解双臂工作空间,在MATLAB中实现可视化。（2）七自由度冗余双臂机器人动力学建模及仿真。首先,以牛顿第二定律为基础,采用牛顿—欧拉法建立双臂动力学方程,推导力平衡、力矩平衡公式,然后,以牛顿—欧拉方程为基础,运用达朗贝尔原理分析双臂动力学,得到动力学递推公式,最后在SolidWorks建模并导出双臂参数,结合MATLAB编程和ADAMS仿真联合验证。（3）七自由度冗余双臂机器人协调操作运动规划研究。首先,以双臂协调装配为例研究双臂松协调运动规划,建立双臂约束,确定MSC策略和主从控制流程;其次,以双臂协调打方向盘为例,研究双臂紧协调运动规划,分析双臂闭链约束关系,采用基于速率分解的协调运动控制,将共同物体的运动问题分解为双臂运动进行分析;最后,导入到ADAMS中进行仿真验证。（4）基于任务优先级的冗余双臂协调避障轨迹规划。首先,引入相对、绝对位姿变量,阐述双臂协调关系,运用反运动学求解对应关节数值,利用任务优先级控制的避障方法,通过计算障碍物到关节最短距离与给定阈值比较,进行操作过程中任务优先级选择,从而达到轨迹规划的目的;最后以双臂搬运为例,在ADAMS中进行仿真验证。图[69]表[7]参[71]
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