The invention discloses a method for measuring the position and posture of the end of a multi-degree-of-freedom manipulator for teaching purposes. Firstly, a simplified model of a multi-joint manipulator is established. The simplified model is based on the zero point of the coordinate scale paper, i.e. the origin of the absolute coordinate system, and the end of the mechanical finger is the origin of the relative coordinate system; secondly, three laser pens are fixed at the origin of the relative coordinate system, and the angles between the two laser pens Three lasers are irradiated on the coordinate scale paper, and the coordinate values of three irradiation points in the absolute coordinate system are measured. Using the angle between the three coordinate values and the laser pen, three constraint equations about the coordinate points at the end of the mechanical finger are established by using the sine theorem, and the coordinate values at the end of the mechanical finger are solved. The coordinate values are the position points at the end of the mechanical finger in the absolute coordinate system. A rotation transformation matrix is established between absolute coordinate system and relative coordinate system, which is expressed by three Euler angles. The rotation transformation matrix represents the pose of the end of the mechanical finger at each moment in the motion process.
【技术实现步骤摘要】
教学用多自由度机械手末端位姿测量方法
本专利技术涉及机械手运动控制技术,具体为一种教学用多自由度机械手末端位姿测量方法。
技术介绍
舵机驱动的多自由度机械手是一种低成本的机械装置,因具有结构简单、轻便小巧的特点而受到机器人课堂实践教学的青睐。舵机驱动的机械手作为一种教学演示器具,受限于成本、体积以及便携性的要求,其机械手指末端通常没有安装位姿测量传感器,如:多目CCD传感器、惯性单元等,因此这种机械手的运动控制理论属开环控制。教学人员在示教演示机器人运动学、逆运动学相关的教学知识点或学生在开展机械手运动控制实践时,机械手指末端的位姿主要是通过机械手关节的几何参数和运动参数推导而出,但这类方法容易受到机械手关节间隙和传动臂变形等的影响,并且机械手关节数越多,其造成误差就越大,很难真正确定机械手指末端的实际位姿。从实验可验证性的原则来看,这样的结果会对机器人课堂教学效果产生一定的影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提出了一种教学用多自由度机械手末端位姿测量方法。能够解决现有技术不足的教学用多自由度机械手末端位姿测量方法,采用坐标刻度纸和三只激光笔作为辅助工具测量多关节机械手的机械手指末端位姿,其测量方式为:1、建立多关节机械手的简化模型、绝对坐标系和相对坐标系,所述简化模型基于坐标刻度纸零点设置,所述坐标刻度纸零点为绝对坐标系的原点,多关节机械手的机械手指末端设为相对坐标系的原点。2、三只斜向下方的激光笔固定在相对坐标系的原点即机械手指末端,两两激光笔之间的夹角通过测量得出。3、三只激光笔发出的激光照射到坐标刻度纸上,测出三个照射点于绝对坐标系下的 ...
【技术保护点】
1.教学用多自由度机械手末端位姿测量方法,其特征在于:采用坐标刻度纸(1)和三只激光笔作为辅助工具测量多关节机械手(2)的机械手指(7)末端位姿,其测量方式为:①、建立多关节机械手(2)的简化模型、绝对坐标系和相对坐标系,所述简化模型基于坐标刻度纸(1)零点设置,所述坐标刻度纸(1)零点为绝对坐标系的原点,多关节机械手(2)的机械手指(7)末端设为相对坐标系的原点;②、斜向下方的三只激光笔固定在相对坐标系的原点即机械手指(7)末端,两两激光笔之间的夹角通过测量得出;③、三只激光笔发出的激光照射到坐标刻度纸(1)上,测出三个照射点于绝对坐标系下的坐标值,利用这3个坐标值和激光笔之间的夹角,运用正弦定理可以建立三个关于机械手指(7)末端坐标点的约束方程,求解出机械手指(7)末端的坐标值,这个坐标值为机械手指(7)末端在绝对坐标系下的位置点;④、在绝对坐标系和相对坐标系之间建立一个用三个欧拉角来表示的旋转变换矩阵,该旋转变换矩阵用来表示多关节机械手(2)在运动过程中每个时刻下机械手指(7)末端的姿态。
【技术特征摘要】
1.教学用多自由度机械手末端位姿测量方法,其特征在于:采用坐标刻度纸(1)和三只激光笔作为辅助工具测量多关节机械手(2)的机械手指(7)末端位姿,其测量方式为:①、建立多关节机械手(2)的简化模型、绝对坐标系和相对坐标系,所述简化模型基于坐标刻度纸(1)零点设置,所述坐标刻度纸(1)零点为绝对坐标系的原点,多关节机械手(2)的机械手指(7)末端设为相对坐标系的原点;②、斜向下方的三只激光笔固定在相对坐标系的原点即机械手指(7)末端,两两激光笔之间的夹角通过测量得出;③、三只激光笔发出的激光照射到坐标刻度纸(1)上,测出三个照射点于绝对坐标系下的坐标值,利用这3个坐标值和激光笔之间的夹角,运用正弦定理可以建立三个关于机械手指(7)末端坐标点的约束方程,求解出机械手指(7)末端的坐标值,这个坐标值为机械手指(7)末端在绝对坐...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄用华,胡敏,唐荣江,庄未,胡峻榕,黄美发,钟艳如,钟永全,孙永厚,
申请(专利权)人:桂林电子科技大学,
类型:发明
国别省市:广西,45
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