【技术实现步骤摘要】
一种基于轴不变量的多轴机器人系统建模与控制方法
本专利技术关于一种机器人、机器人自主控制系统与机器人自主控制系统内运用的方法，且特别关于一种多轴机器人，多轴机器人自主控制系统与多轴机器人自主控制系统内运用的方法。
技术介绍
机器人是目前非常热门的领域。这个领域过去几十年已经投入了大量的科学与工程人力，而且研究了多年。然而，一旦遇到轴的数目与自由度增加到一定数量的时候，按照现有的教科书以及已知的观察、建模、计算与控制方式，往往会陷入复杂失控，甚至无法求解的难题。首先，过去的做法缺少一般化的能力。对于不同的机器人往往需要重新研究，建立对应的运动学与力学模型。其次，过去的做法在建模的过程，所用的图示以及语言通常是不精确也不完整的。这导致许多的参数在建模的初期并没有被考虑进去。后续的整个建模，包括程序化代码的编写时，就必须个别考虑跟解决之前没有考虑的参数与细节。这对于复杂系统，例如自由度更高的机器人应用时，往往意味着大量的隐藏臭虫(bug)会藏在整个建模的系统里头。这会影响整个系统开发的效率，并且透过这种没有完整考量下开发出来的系统，往往有很多稳定性问题难以解决。此外，过...
【技术保护点】
1.一种基于轴不变量的多轴机器人系统建模与控制方法，用于控制多轴机器人系统(multi‑axis robot device)，所述多轴机器人系统包含杆件序列(link sequence)与关节序列(joint sequence)，将所述树链中的关节序列转换成对应的轴序列及其父轴序列，所述轴序列的轴为平动轴或转动轴；将闭链的约束轴表示为非树弧序列(Non tree Arc Sequence)；实现所述变拓扑多轴机器系统的同构；使用所述轴序列来对应描述所述多轴机器人系统，并且利用所述轴序列的轴对应的轴不变量(axis invariant)及轴链来计算所述多轴机器人系统的控制参数...
【技术特征摘要】
1.一种基于轴不变量的多轴机器人系统建模与控制方法，用于控制多轴机器人系统(multi-axisrobotdevice)，所述多轴机器人系统包含杆件序列(linksequence)与关节序列(jointsequence)，将所述树链中的关节序列转换成对应的轴序列及其父轴序列，所述轴序列的轴为平动轴或转动轴；将闭链的约束轴表示为非树弧序列(NontreeArcSequence)；实现所述变拓扑多轴机器系统的同构；使用所述轴序列来对应描述所述多轴机器人系统，并且利用所述轴序列的轴对应的轴不变量(axisinvariant)及轴链来计算所述多轴机器人系统的控制参数，其中对于一个轴的两个杆件，这个轴的轴不变量不会随着对应的关节运动而改变；该多轴机器人系统通过拓扑上的轴基元及度量上的轴不变量基元，构建与轴一一映射的同构系统，以及使用计算出的控制参数来控制所述多轴机器人系统。2.如权利要求1所述的建模与控制方法，更包含将所述关节序列转换成对应的轴序列一一映射的系统参数：运动副类型序列(KinematicpairtypeSequence)、固定轴不变量序列(FixedAxisinvariantSequence)、坐标系序列(CoordinateFrameSequence)及质惯量序列(MassandInertiaSequence)，存在控制电路的存储器中，实现多轴机器人系统的完全参数化建模。3.如权利要求2所述的建模与控制方法，更包含将所述轴集合来对应所述多轴机器人系统的描述对应的系统参数存在所述控制电路的所述存储器中，并且透过修改所述描述对应的系统参数，应用基于轴不变量的多轴系统正运动学原理、基于轴不变量的多轴系统逆运动学原理，以及基于轴不变量的多轴系统动力学原理，实现多轴系统完全参数化的运动学及动力学建模与解算，完成所述树链多轴机器人系统的自主控制，提高系统建模的准确性、可靠性、实时性及通用性。4.如权利要求1所述的建模与控制方法，更包含针对所述关节集合的关节的感测器量测数据，结合由激光跟踪仪精确测量的固定轴不变量来计算所述多轴机器人系统的正运动学参数，应用所述基于轴不变量的多轴系统正运动学原理，实现包含拓扑、坐标系、极性及结构参量的完全参数化...
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