一种六自由度智能机器人本体的控制方法技术

本申请公开了一种六自由度智能机器人本体的控制方法，包括：测量并计算六个轴的连杆长度、关节的当前角度和关节偏移量，通过矩阵方程求解出六个关节所要达到的最优位置和姿态；根据操作臂末端执行器的位置和姿态，计算八组可达所述位置和姿态的解，选择其中一组解作为最优关节角矢量；将所述连杆长度、所述最优关节角矢量、工具坐标系相对于基坐标系的位置和姿态以及所述关节偏移量代入算法，得到六自由度智能机器人的最终动作方程；根据所述操作臂末端执行器在所述基坐标系中的初始位置姿态和目标位置姿态，控制所述六自由度智能机器人本体输出各最优关节角矢量进行动作。上述控制方法能够简化算法，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能机器人
，特别是涉及一种六自由度智能机器人本体的控制方法。
技术介绍
当前，智能机器人是很令人关注的一个行业，目前市面上只有工业级的六轴机器人，六轴机器人每个轴全部密封包裹，无法看见每个轴内部运动结构，也要求使用人员具有足够专业的知识和技能。工业机器人的控制算法中，包括复杂的插补算法，还得考虑最末端的关节的加速度、线速度和角速度，再加上工业机器人保护都很完善，比如说2台机器人在一个空间内运行，怎样保证不撞机，怎样保证不撞人，这会涉及到互相通讯、触碰传感急停等等子算法。综上所述，现有技术中的工业机器人由于算法极其复杂，导致其生产成本较高。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种六自由度智能机器人本体的控制方法，能够简化算法，降低生产成本。本专利技术提供的一种六自由度智能机器人本体的控制方法，包括：测量并计算六个轴的连杆长度、关节的当前角度和关节偏移量；通过矩阵方程求解出六个关节所要达到的最优位置和姿态；根据操作臂末端执行器的位置和姿态，计算八组可达目标位置和姿态的解，选择其中一组解作为最优关节角矢量；将所述连杆长度、所述最优关节角矢量、工具坐标系相对于基坐标系的位置和姿态以及所述关节偏移量代入算法，得到六自由度智能机器人的最终动作方程；根据所述操作臂末端执行器在所述基坐标系中的初始位置姿态和目标位置姿态，利用所述最终动作方程，控制所述六自由度智能机器人本体输出各最优关节角矢量进行动作。优选的，在上述六自由度智能机器人本体的控制方法中，所述根据操作臂末端执行器的位置和姿态，计算八组可达目标位置和姿态的解包括：从所述关节的当前位置进行线性插值，形成圆弧形状的路径，直到给定位置。优选的，在上述六自由度智能机器人本体的控制方法中，所述从所述关节的当前位置进行线性插值，形成圆弧形状的路径还包括：先用线性运动插补，然后在每个路径点增加抛物线拟合区域，利用直线函数和两个抛物线函数组合成位置与速度均连续的完整路径。优选的，在上述六自由度智能机器人本体的控制方法中，在所述测量并计算六个轴的连杆长度、关节的当前角度和关节偏移量之前包括：第一轴、第四轴、第五轴和第六轴均包括电机、减速器和轴承，第二轴和第三轴包括电机和减速器，且所述第二轴和所述第三轴之间利用连杆耦合。优选的，在上述六自由度智能机器人本体的控制方法中，所述利用所述最终动作方程，控制所述六自由度智能机器人本体输出各最优关节角矢量进行动作包括：对电机参数自动识别，并对控制参数进行自动整定，针对不同的电机生成最优的控制参数。优选的，在上述六自由度智能机器人本体的控制方法中，所述通过矩阵方程求解出六个关节所要达到的最优的位置和姿态包括：各关节在寻找目标点的过程中速度和路径记忆并保持在系统软件中，作为保留值。优选的，在上述六自由度智能机器人本体的控制方法中，所述根据操作臂末端执行器的位置和姿态，计算八组可达目标位置和姿态的解，选择其中一组解作为最优关节角矢量包括：利用正解的方法得到每个操作臂末端执行器的4*4齐次矩阵；利用反解的方法得到8组解；选择所述8组解中的一组最优解，作为所述关节的最优关节角矢量。优选的，在上述六自由度智能机器人本体的控制方法中，所述电机为步进电机、伺服电机或直线电机。优选的，在上述六自由度智能机器人本体的控制方法中，所述利用反解的方法得到8组解包括：利用双变量反正切函数得到8组解。本专利技术提供的上述六自由度智能机器人本体的控制方法，由于包括：测量并计算六个轴的连杆长度、关节的当前角度和关节偏移量；通过矩阵方程求解出六个关节所要达到的最优位置和姿态；根据操作臂末端执行器的位置和姿态，计算八组可达目标位置和姿态的解，选择其中一组解作为最优关节角矢量；将所述连杆长度、所述最优关节角矢量、工具坐标系相对于基坐标系的位置和姿态以及所述关节偏移量代入算法，得到六自由度智能机器人的最终动作方程；根据所述操作臂末端执行器在所述基坐标系中的初始位置姿态和目标位置姿态，利用所述最终动作方程，控制所述六自由度智能机器人本体输出各最优关节角矢量进行动作，因此能够简化算法，降低生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的第一种六自由度智能机器人本体的控制方法的示意图。具体实施方式本专利技术的核心思想在于提供一种六自由度智能机器人本体的控制方法，能够简化算法，降低生产成本。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请实施例提供的第一种六自由度智能机器人本体的控制方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种六自由度智能机器人本体的控制方法的示意图。该方法包括如下步骤：S1：测量并计算六个轴的连杆长度、关节的当前角度和关节偏移量；机器人系统软件得到矩阵方程并解出一组最优解，就可以得到连杆长度和关节的当前角度，相对于现有技术中的工业机器人将研究关节角的函数来描述轨迹(在空间、时间、速度和加速度等)的生成方法，其关节角函数与其他关节函数无关，本申请实施例提供的机器人的每个关节与其余关节都有关系，表现在第一是机械部分有关联，第二是内在的函数和一些算法有关联。S2：通过矩阵方程求解出六个关节所要达到的最优的位置和姿态；如果从基座到第一个关节，再从第一个关节到第二个关节直至到最后一个关节(第6关节)的所有变换结合起来，就得到了机器人的总变换矩阵。具体的，矩阵方程如下： T n n + 1 = A n + 1 = R o t ( z , θ n + 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六自由度智能机器人本体的控制方法，其特征在于，包括：测量并计算六个轴的连杆长度、关节的当前角度和关节偏移量；通过矩阵方程求解出六个关节所要达到的最优位置和姿态；根据操作臂末端执行器的位置和姿态，计算八组可达目标位置和姿态的解，选择其中一组解作为最优关节角矢量；将所述连杆长度、所述最优关节角矢量、工具坐标系相对于基坐标系的位置和姿态以及所述关节偏移量代入算法，得到六自由度智能机器人的最终动作方程；根据所述操作臂末端执行器在所述基坐标系中的初始位置姿态和目标位置姿态，利用所述最终动作方程，控制所述六自由度智能机器人本体输出各最优关节角矢量进行动作。

【技术特征摘要】
1.一种六自由度智能机器人本体的控制方法，其特征在于，包括：测量并计算六个轴的连杆长度、关节的当前角度和关节偏移量；通过矩阵方程求解出六个关节所要达到的最优位置和姿态；根据操作臂末端执行器的位置和姿态，计算八组可达目标位置和姿态的解，选择其中一组解作为最优关节角矢量；将所述连杆长度、所述最优关节角矢量、工具坐标系相对于基坐标系的位置和姿态以及所述关节偏移量代入算法，得到六自由度智能机器人的最终动作方程；根据所述操作臂末端执行器在所述基坐标系中的初始位置姿态和目标位置姿态，利用所述最终动作方程，控制所述六自由度智能机器人本体输出各最优关节角矢量进行动作。2.根据权利要求1所述的六自由度智能机器人本体的控制方法，其特征在于，所述根据操作臂末端执行器的位置和姿态，计算八组可达目标位置和姿态的解包括：从所述关节的当前位置进行线性插值，形成圆弧形状的路径，直到给定位置。3.根据权利要求2所述的六自由度智能机器人本体的控制方法，其特征在于，所述从所述关节的当前位置进行线性插值，形成圆弧形状的路径还包括：先用线性运动插补，然后在每个路径点增加抛物线拟合区域，利用直线函数和两个抛物线函数组合成位置与速度均连续的完整路径。4.根据权利要求3所述的六自由度智能机器人本体的控制方法，其特征在于，在所述测量并计算六个轴的连杆长度、关节的当前角度和关节偏移量之前...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙正湘，朱林，
申请(专利权)人：湖南科瑞特科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43