1.一種水下移動作業(yè)機器人的協(xié)調規(guī)劃與控制方法,其特征在于,所述方法包括:
通過動態(tài)追蹤微分器,實時規(guī)劃當前期望的速度與狀態(tài);
采用迭代任務優(yōu)先方法,將笛卡爾空間的任務規(guī)劃轉化到隨體坐標系和各關節(jié)坐標系的速度與加速度規(guī)劃;
根據(jù)所述速度與所述加速度規(guī)劃,利用動力學方法來控制潛器和作業(yè)臂,從而使得所述水下移動作業(yè)機器人進行巡游與作業(yè)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述通過動態(tài)追蹤微分器,實時規(guī)劃當前期望的速度與狀態(tài)具體包括:
利用自抗擾技術,通過所述動態(tài)追蹤微分器將階躍型任務信號轉化為連續(xù)的光滑信號,并得到當前期望的速度和狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,根據(jù)下式來建立所述動態(tài)追蹤微分器:
f=f(v1-v0,v2,r0,h0)
v1=v1+h0v2
v2=v2+h0f
其中,所述v0表示給定的期望目標點;所述v1表示狀態(tài)規(guī)劃;所述v2表示速度規(guī)劃;所述r0、h0分別表示影響微分器曲線的速度和光滑程度的微分器參數(shù);
其中,所述f根據(jù)下式確定:
4.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述采用迭代任務優(yōu)先方法,將笛卡爾空間的任務規(guī)劃轉化到隨體坐標系和各關節(jié)坐標系的速度與加速度規(guī)劃,具體包括:
通過所述迭代任務優(yōu)先方法進行冗余迭代,對笛卡爾空間世界坐標系下任務規(guī)劃進行轉化,求解在隨體坐標和各關節(jié)坐標系下的期望速度與期望加速度。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法還包括:
通過狀態(tài)觀測器觀測估計當前的任務速度與任務狀態(tài),并進行實時反饋,以更新所述速度與所述加速度規(guī)劃。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法,其特征在于,所述實時反饋中的反饋信號通過以下方式來確定:
根據(jù)所述當前規(guī)劃的期望速度和期望加速度、當前速度誤差和當前狀態(tài)誤差,并且與所述規(guī)劃的速度加權結合,來確定所述反饋信號。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法,其特征在于,所述狀態(tài)觀測器通過下式來建立:
e=z1-z0
z1=z1+h0(z2-β01e)
z2=z2+h0(z3-β02e+Jζ)
z3=z3+h0(-β03e)
其中,所述β01、β02、β03表示設定的保證收斂的參數(shù);所述z0表示期望的目標狀態(tài);所述z1、z2、z3分別表示對狀態(tài)、速度和加速度的觀測估計;所述J表示相對應的雅克比矩陣;所述ζ由任務速度規(guī)劃與誤差(狀態(tài)誤差與速度誤差)共同組成的反饋項;所述h0表示影響微分器曲線的光滑程度的微分器參數(shù)。