The present invention relates to a closed-loop control method for the terminal attitude of a series-parallel robot based on an angle sensor. This method is to install the angle sensor in the installation groove of the end flange of the serial-parallel Robot and fix it with screw. The attitude angles of the robot around the x-axis and Z-axis in the geodetic coordinate system are measured. Through coordinate transformation, the attitude angle in the geodetic coordinate system is transformed into the pose matrix in the basic coordinate system of the robot. Then, according to the kinematics model of the serial-parallel robot, the actual joint variables of the robot in the current position and posture are obtained by inverse kinematics solution, and the joint errors of each joint are obtained. The joint error is compensated to realize the closed-loop control of the position and posture of the end of the serial-parallel robot. The method realizes closed-loop control based on angle sensor, which is easy to integrate and does not affect the installation of end-effector. It can improve the attitude accuracy of the end-effector of the robot. It is suitable for some occasions where the attitude accuracy of the end-effector is high.
【技术实现步骤摘要】
一种基于角度传感器的串并联机器人末端姿态闭环控制方法
本专利技术涉及一种基于角度传感器的串并联机器人末端姿态闭环控制方法。
技术介绍
在现代的自动化生产中机器人占据着及其重要的地位。相比于传统的机床加工,机器人有着更好的灵活性和更大的运动空间。但是机器人的精度相对较低,在一些精密件的加工领域机器人还不能取代机床得到很好的应用。一些精度要求较高,运动空间要求较大的场合就需要在应用机器人的情况下尽可能提高其加工精度。串并联机器人结合了并联机器人和串联机器人的优点,加工精度较高,运动空间较大。在此基础上运用闭环控制方法,对机器人位姿进行误差补偿,可有效提高机器人精度,满足更多的应用需求。目前机器人的控制方法主要有两种:半闭环控制和闭环控制。半闭环控制方法通过电机编码器进行误差补偿,只能补偿电机的转动误差,不能有效的提高末端位姿精度。在此基础上,在关节传动件的末端添加光电编码器进行误差补偿,可消除传动件的传动误差,提高末端位姿精度。但此方法需要多个光电编码器,而且只能补偿传动误差,对于一些结构参数的误差无法消除。本专利技术在末端法兰盘安装角度传感器,通过测量得到实际末端位姿并基于运动学进行误差补偿,从全局进行误差补偿可有效提高机器人加工精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的缺陷,提供一种基于角度传感器的串并联机器人末端姿态闭环控制方法,为达到上述目的,本专利技术采用全局进行误差补偿而有效提高机器人的加工精度。本专利技术的构思是:本专利技术将角度传感器安装在串并联机器人末端法兰盘的安装槽中,并用螺钉固定,测量得到机器人在大地坐标系下绕x轴和绕z轴的 ...
【技术保护点】
1.一种基于角度传感器的串并联机器人末端姿态闭环控制方法,其特征在于采用如下闭环控制系统,包括逆运动学模型(4)、控制器(1)、系统传函(5)、角度传感器(2)和数据处理单元(7);给定位姿XYZAB(3)通过逆运动学模型(4)求解得到串并联机器人的关节变量J,然后传递到控制器(1),控制器(1)的控制信号传递到传动机构的系统传函(3)得到串并联机器人实际位姿X1Y1Z1A1B1(6);角度传感器(2)检测到串并联机器人末端姿态角A1B1,并传递到数据处理单元(7)得到关节变量误差ΔJ,ΔJ与J的差值作为输入值传递给控制器(1),实现串并联机器人末端姿态的闭环控制;具体操作步骤如下:1)将角度传感器(2)安装在串并联机器人末端法兰盘的安装槽(A)中,并用螺钉固定,在机器人运动过程中测得末端坐标系与大地坐标系x轴的夹角σ、与y轴的夹角θ;2)角度传感器(2)测得的基于大地坐标系的两个角度参数,以矩阵形式描述当前末端执行器在大地坐标系下的位姿Tw,通过坐标转换得到末端执行器在串并联机器人基坐标系下的位姿矩阵To;3)建立运动学模型,通过逆运动学求解得到当前位姿下串并联机器人的实际关节变量q ...
【技术特征摘要】
2018.03.30 CN 20181029443641.一种基于角度传感器的串并联机器人末端姿态闭环控制方法,其特征在于采用如下闭环控制系统,包括逆运动学模型(4)、控制器(1)、系统传函(5)、角度传感器(2)和数据处理单元(7);给定位姿XYZAB(3)通过逆运动学模型(4)求解得到串并联机器人的关节变量J,然后传递到控制器(1),控制器(1)的控制信号传递到传动机构的系统传函(3)得到串并联机器人实际位姿X1Y1Z1A1B1(6);角度传感器(2)检测到串并联机器人末端姿态角A1B1,并传递到数据处理单元(7)得到关节变量误差ΔJ,ΔJ与J的差值作为输入值传递给控制器(1),实现串并联机器人末端姿态的闭环控制;具体操作步骤如下:1)将角度传感器(2)安装在串并联机器人末端法兰盘的安装槽(A)中,并用螺钉固定,在机器人运动过程中测得末端坐标系与大地坐标系x轴的夹角σ、与y轴的夹角θ;2)角度传感器(2)测得的基于大地坐标系的两个角度参数,以矩阵形式描述当前末端执行器在大地坐标系下的位姿Tw,通过坐标转换得到末端执行器在串并联机器人基坐标系下的位姿矩阵To;3)建立运动学模型,通过逆运动学求解得到当前位姿下串并联机器人的实际关节变量q′1,q′2,q′3,β′1,β′2,其中q′1代表支链1(3′)的实际关节长度,q′2代表支链2(5′)的实际关节长度,q′3代表支链3(4′)的实际关节长度,β′1代表旋转关节1(7′)的实际关节角度,β′2代表旋转关节2(8′)的实际关节角度;4)已知当前串并联机器人...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈南燕,禹壮,耿亮,叶飞,李静,张俊,
申请(专利权)人:上海大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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