一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法，具体包括如下步骤进行：步骤1：根据坐标系确定机器人D‑H参数；步骤2：采用D‑H法来建立机器人的正运动学模型；步骤3：根据工作空间和工作任务的要求，确定各关节的运动范围；步骤4：根据正运动学求解雅可比矩阵的条件数；步骤5：建立综合灵活度评价指标；步骤6：以综合灵活度评价指标为优化目标，采用优化算法，对机器人尺寸进行优化。本发明专利技术避免了对逆运动学进行分析，简化了运算过程，所提出的灵活度评价方法能够直观便捷地为所研究机器人影响灵活度的结构参数尺寸设计提供分析依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法
本专利技术属于机器人灵活度评价
，提供了一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法。
技术介绍
机器人灵活度是机器人运动性能应用最广泛的评价指标之一，是指机器人末端参考点位于工作空间内的某一点时，末端工具能取得的姿态的数量。机器人灵活度是描述是对机器人的灵巧作业性能与作业任务可执行能力的一种表征，灵活度评价方法已被广泛应用评价机器人的灵活特性，然而，这些方法需要求解机器人逆运动学，求解过程复杂，而且只是对一个位置进行分析缺乏对工作范围内整体灵活度的分析。灵活度研究可为机器人的结构设计、末端执行器姿态规划、工件定位等提供理论分析依据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法，解决了现有方法需要求解机器人逆运动学，求解过程复杂，而且只是对一个位置进行分析缺乏对工作范围内整体灵活度分析的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法，具体包括如下步骤进行：步骤1：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法，其特征在于，/n具体包括如下步骤：/n步骤1：根据坐标系确定机器人D-H参数；/n步骤2：根据机器人的D-H参数采用D-H法来建立机器人的正运动学模型；/n步骤3：根据工作空间的限制和工作任务的要求，采用实验法确定各关节的运动范围；/n步骤4：根据正运动学求解雅可比矩阵的条件数；/n步骤5：根据如下公式(6)对条件数在整个运动空间内取平均值：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法，其特征在于，
具体包括如下步骤：
步骤1：根据坐标系确定机器人D-H参数；
步骤2：根据机器人的D-H参数采用D-H法来建立机器人的正运动学模型；
步骤3：根据工作空间的限制和工作任务的要求，采用实验法确定各关节的运动范围；
步骤4：根据正运动学求解雅可比矩阵的条件数；
步骤5：根据如下公式(6)对条件数在整个运动空间内取平均值：



式中：K为条件数，W为工作空间，GCI为全域空间条件数均值；
在空间条件数均值和低条件数概率的基础上，建立综合灵活度评价指标；
步骤6：以综合灵活度评价指标为优化目标，采用自适应烟花算法，对机器人尺寸进行优化，得到优化灵活度后的机器人。


2.根据权利要求1所述的一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法，其特征在于，步骤1的具体过程如下：
步骤1.1：找到各关节轴，并画出这些轴线的延长线；
步骤1.2：找到关节轴i和关节轴i+1之间的公垂线，以该公垂线与关节轴i的交点作为连杆坐标系{i}的原点；
步骤1.3：规定zi轴沿关节轴i的方向；
步骤1.4：规定xi轴沿公垂线ai的方向，由关节轴i指向关节轴i+1如果关节轴i和关节轴i+1相交，则规定xi轴垂直于这两条关节轴所在的平面；
步骤1.5：根据右手法则确定yi轴；
步骤1.6：当第一个关节的变量为0时，规定坐标系{0}与坐标系{1}重合，对于坐标系{n}，其原点和xn轴的方向可以任意选取；
步骤1.7：确定四个DH参数。


3.根据权利要求2所述的一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法，其特征在于，在步骤1.6中，选取坐标系{n}的原点和xn轴的方向时，需要保证使得连杆参数为0。


4.根据权利要求2所述的一种基于全域空间条件数的优化机器人灵活度的方法，其特征在于，在步骤1.7中，所述四个DH参数分别具体为：连杆长度di：沿zi轴，从xi-1移动到xi的距离；连杆扭转αi：绕xi轴，从zi旋转到zi+1的角度；连杆偏移ai：沿xi轴，从zi移动到zi+1的距离；关节转角θi：绕zi轴，从xi-1旋转到xi的角度。


5.根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文杰，陶庆，王晓华，张蕾，李珣，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61