一种用于确定9自由度机械臂的全部奇异构型的方法技术

公开了一种用于确定9自由度机械臂的全部奇异构型的方法，其中该9自由度机械臂由4个相同的偏心关节以及一个单独的关节构成，该方法包括：从组成所述9自由度机械臂的雅克比矩阵[J]＝[$1,$2,......,$k]的9个旋量中选择6个旋量，得到基子矩阵，该基子矩阵满足不满秩；确定一个空间旋量w，使其与基子矩阵中所有的关节旋量互易；以及利用所述9自由度机械臂处于奇异构型的条件，使w与剩下的3个关节旋量也互易，即

A method for determining all the singular configurations of a 9 degree of freedom manipulator

A method for determining all singular configurations of 9 DOF Manipulator is disclosed, wherein the 9 DOF Manipulator is composed of 4 identical eccentric joint and a separate joint form, the method includes: from the Jacobian matrix of the [J] 9 degrees of freedom. The mechanical arm = [$1, $2,...... 6, select the 9 spinor Spinor $k], are based on the matrix, based on matrix discontent rank; determine a space spinor W, and the joint screw reciprocal all base sub matrices; and 9 degrees of freedom by means of the mechanical arm is in the singular configuration conditions. The 3 joint screw W and the rest is reciprocal, i.e.

【技术实现步骤摘要】
一种用于确定9自由度机械臂的全部奇异构型的方法
本专利技术涉及机械臂
，更具体地涉及一种用于确定9自由度机械臂的全部奇异构型的方法，该9自由度机械臂由4个相同的偏心关节以及一个单独的关节构成。
技术介绍
实际中，当机械臂处于某一构型时，其将会失去一个或多个自由度，此时称机械臂处于奇异构型或速度退化构型。因为机械臂处于奇异构型时，机械臂的末端在某些方向的速度为零，即失去了某些方向上的运动能力，导致其灵活度降低。当机械臂靠近其奇异位置时，机械臂末端很小的位移，却需要很大的关节速度。当这样的关节速度超过了关节的驱动能力时，会引起末端轨迹偏离期望的轨迹，甚至对机械臂产生损坏。而当期望的位姿处于奇异构型时，可能存在无数个对应的关节构型，这给任务规划带来了困难。由此可见，机械臂的奇异性对机械臂的控制影响极大。机械臂的奇异分析的目的主要是寻找机械臂出现奇异的条件，因为深入理解机械臂的奇异性，可以更好地预测在特定条件下的行为，更有针对性地进行机械臂的任务规划，从而更好地对机械臂进行控制。机械臂的奇异分析方面的研究已经持续很长时间了。最常用的方法就是使机械臂的雅克比矩阵为0,这时机械臂处于奇异构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定9自由度机械臂的全部奇异构型的方法，其中所述9自由度机械臂由4个相同的偏心关节以及一个单独的关节构成，所述方法包括：从组成所述9自由度机械臂的雅克比矩阵[J]＝[$1,$2,......,$k]的9个旋量中选择6个旋量，得到基子矩阵[$bsub]，该基子矩阵[$bsub]满足不满秩，即|[$bsub]|＝0，此处k＝9，$i表示第i个关节旋量；确定一个空间旋量w，使其与基子矩阵中所有的关节旋量互易，即所述空间旋量w满足

【技术特征摘要】
1.一种用于确定9自由度机械臂的全部奇异构型的方法，其中所述9自由度机械臂由4个相同的偏心关节以及一个单独的关节构成，所述方法包括：从组成所述9自由度机械臂的雅克比矩阵[J]＝[$1,$2,......,$k]的9个旋量中选择6个旋量，得到基子矩阵[$bsub]，该基子矩阵[$bsub]满足不满秩，即|[$bsub]|＝0，此处k＝9，$i表示第i个关节旋量；确定一个空间旋量w，使其与基子矩阵中所有的关节旋量互易，即所述空间旋量w满足其中$i为所述基子矩阵[$bsub]中的旋量；以及利用所述9自由度机械臂处于奇异构型的条件，使w与剩下的3个关节旋量也互易，即由此确定所述9自由度机械臂的全部奇异构型，所述旋量可以表示为此处s和s0表示单位螺旋，h表示螺旋的节距，且所述9自由度机械臂的转动关节可以表示为一个0节距的螺旋，即$rjoint＝[ss0]T，而其移动关节可以表示为一个节距无穷大的一个旋量，即$pjoint＝[03×1s0]T。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述9自由度机械臂的第5个关节坐标系作为参考坐标系，得到各个关节的运动旋量的坐标如下：$2＝[-s45-c450L1s3c45-L1s3s45L1c3+L2c5+S]T$3＝[-s45-c45000L2c4+S]T$4＝[001L2s5L2c50]T$5＝[001000]T$6＝[0-1000-S]T$7＝[0-10L3s60-L3c6-S]T$8＝[-s670c670-L3c7-Sc67-S0]T其中si＝sin(θi),ci＝cos(θi),sij＝sin(θi+θj),cij＝cos(θi+θj)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从组成所述9自由度机械臂的雅克比矩阵[J]＝[$1,$2,......,$k]的9个旋量中选择其中的$3到$8作为所述基子矩阵，得到所述基子矩阵为：且所述基子矩阵的行列式为：|$sub|＝L2L3[(L3c7+Sc67+S)s45s5c6-(L2c4+Sc45+S)c5s6s67]。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，L3c7+Sc67+S＝0,L2c4+Sc45+S＝0，所述基子矩阵所述空间旋量w1＝[c5c6-s5c6c5s60-Sc5s60]T，且满足5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，L3c7+Sc67+S＝0,c5＝0，所述基子矩阵所述空间旋量w2＝[010000]T，且满足：6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，L3c7+Sc67+S＝0,s6＝0，所述基子矩阵所述空间旋量w3＝[c5-s50000]T，且满足：7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，L3c7+Sc67+S＝0,s67＝0，所述基子矩阵所述空间旋量且满足：8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s45＝0,L2c4+Sc45+S＝0，所述基子矩阵所述空间旋量且满足：

【专利技术属性】
技术研发人员：陶彦博，王学谦，鲍迪，
申请(专利权)人：深圳华清精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44