一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法技术

本发明专利技术公开了一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，属于机器人技术领域，通过将复杂的、高度冗余的球面关节双臂机器人空间模型在空间直角坐标系中分别从y轴负向、x轴负向及z轴正向对三维模型进行投影，获得前视图、左视图和俯视图模型，运用平面几何方法综合斜率公式、插值法等对平面模型进行双臂协调；通过关节坐标系计算连杆的实时模型，便于下一工作过程继续运用几何投影计算，直至完成工作目标。本发明专利技术能够在特定的工况下实现对双臂机器人简单、快速的协调规划，同时为多解或无数解问题提供可靠的解决方案，这在一定程度上提高了双臂机器人的工作效率，能够提高工作的准确性，充分发挥双臂机器人的工作特点。

A spherical joint dual arm robot coordinated motion method based on geometric projection

The invention discloses a spherical coordinate motion of dual arm robot based on geometric projection method, which belongs to the technical field of robot spherical joint robot by space model will be highly redundant and complicated in space coordinate system respectively from the negative direction of Y axis, X axis and Z axis negative positive projection of the three-dimensional model get a front view and left view and top view model, using geometric methods comprehensive slope formulas and interpolation method of dual arm coordination of plane model; real time model through joint coordinate calculation of the connecting rod, which is convenient for the next work process to continue using the geometric projection calculation, until the completion of work objectives. The invention can realize the coordinated planning of dual arm robot is simple and fast in specific conditions, at the same time for multiple solutions or numerous solutions provide reliable solutions, which improves the efficiency of the robot arm to a certain extent, can improve the accuracy of the work, the work characteristics give full play to the arms of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法
本专利技术涉及一种机器人协调运动方法，特别是涉及一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，属于机器人

技术介绍
在航天航空、复杂加工、精密装配等特殊工况下，双臂或多臂机器人凭借工作空间大、承重能力强、冗余可操作、可协调作业等优点，可实现单臂机器人无法完成的作业而越来越受重视，球面关节具有三自由度驱动，可通过配合实现空间任意位姿，故球面多关节双臂机器人具有更加柔性、灵巧和协作化的特点，可满足不断涌现的新需求。运动分析与规划是机器人动作控制的基础，高效实用的规划算法是实现双臂机器人协调运动控制的关键，目前，双臂运动求解方法有代数和几何解法，基于D-H矩阵变换的代数法是空间双臂协调运动分析的主要方法，然而通常是针对固定的、自由度不多的机器人构形进行计算求解，对于球面多关节机器人这种高度冗余的空间机器人，往往会得到多解或无数解，计算过程复杂且不直观，并不具有实用性，近年来神经网络、模糊控制、滑模控制等算法被大量引入到机器人协调控制中，但通常需要根据不同结果建立算法模型，且计算的精确性和时效性往往制约于计算机的性能，这使得算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将球面关节机器人简化为空间运动链模型；步骤2：布置球面关节双臂机器人空间位置并建立空间直角坐标系；步骤3：建立各关节空间直角坐标系；步骤4：划分协调运动过程，减少运动过程分段；步骤5：选择投影面，按照顺序，针对每一运动过程选择投影面，并根据几何投影制定协调运动方案；步骤6：在几何投影协调运动的过程中，根据工作任务预先设定主动臂运动规划，根据工作任务结合主动臂运动规划确定从动臂运动规划；步骤7：完成该协调运动过程后，重新计算参数模型，获得投影模型，并根据下一协调运动过程特点选择新的投影面，制定协调运动方案；步骤8...

【技术特征摘要】
1.一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将球面关节机器人简化为空间运动链模型；步骤2：布置球面关节双臂机器人空间位置并建立空间直角坐标系；步骤3：建立各关节空间直角坐标系；步骤4：划分协调运动过程，减少运动过程分段；步骤5：选择投影面，按照顺序，针对每一运动过程选择投影面，并根据几何投影制定协调运动方案；步骤6：在几何投影协调运动的过程中，根据工作任务预先设定主动臂运动规划，根据工作任务结合主动臂运动规划确定从动臂运动规划；步骤7：完成该协调运动过程后，重新计算参数模型，获得投影模型，并根据下一协调运动过程特点选择新的投影面，制定协调运动方案；步骤8：重复所述步骤6和所述步骤7，直至完成全部协调运动过程。2.根据权利要求1所述的一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，其特征在于，所述步骤1中，各关节简化为球面副，作为机器人的驱动，球面关节具有三自由度驱动，各关节通过配合实现空间任意位姿，机械臂简化为直线连杆，作为各球面副的连接，两臂均为开链结构。3.根据权利要求2所述的一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，其特征在于，所述步骤1中，两臂由n个三自由度球面关节及n个直线连杆组成，n为大于0的任意整数，各关节简化为球面副，作为机器人的驱动。4.根据权利要求1所述的一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，其特征在于，所述步骤2中，球面关节双臂机器人空间位置的条件为：取两臂与固定端连接关节连线中点为坐标原点，按右手法则建立空间直角坐标系，使两臂的工作空间分别位于相对的象限空间内，避免双臂机器人投影发生干涉，通过该坐标系分别获得前视图、左视图和俯视图的几何模型。5.根据权利要求4所述的一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，其特征在于，所述步骤2对所述步骤1中的空间运动链模型建立空间直角坐标系，并分别从y轴负向、x轴负向及z轴正向对空间运动链模型的三维模型进行投影，获得前视图、左视图和俯视图，在前视图、左视图或俯视图中，当两臂与固定端连接关节的连线与水平坐标轴之间出现夹角δ时，δ为锐角，通过将投影几何图形绕原点顺时针或逆时针旋转与δ相同的角度，使之重合。6.根据权利要求1所述的一种基于几何投影的球面关节双臂机器人协调运动方法，其特征在于，所述步骤3中，建立各关节空间直角坐标系，以各关节中心为坐标原点按右手准则建立直角坐标系，令各个关节直角坐标系坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，黄俊杰，郑彬峰，朱嘉敏，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34