一种多段连续体机器人灵活度计算方法技术

本发明专利技术涉及一种多段连续体机器人灵活度计算方法，包括以下步骤：获取多段连续体的等曲率模型的工作空间中的样本点；选取设定样本点为等曲率模型的末端点，得到第一单段模型和第二单段模型对应的开普勒卵圆曲线方程的特征点坐标及卵圆方程系数；得到第一单段模型和第二单段模型的连接点在第一单段模型首端坐标系的坐标和第二单段模型末端点在连接点坐标系的坐标；根据求得的坐标计算第一单段模型和第二单段模型的位姿参数；计算其他单段模型设定位姿参数下对应的第一单段模型和第二单段模型的位姿参数，计算设定样本点的灵活度，遍历工作空间中的所有样本点，得到连续体全局姿态灵活度，本发明专利技术的计算方法速度快，效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种多段连续体机器人灵活度计算方法
本专利技术涉及连续体机器人
，具体涉及一种多段连续体机器人灵活度计算方法。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。近年来，连续体机器人在微创手术中的应用越来越广泛。连续体机器人通常是通过在管状材料上切割凹槽或连接类似的单元来构建的，这使得它们比传统的串联机器人具有更好的灵活性、柔顺性和灵活性。由于这些优点，连续体机器人很好地适应了复杂和受限的实验，因此在工业、救援和医疗领域都得到了广泛的应用。连续体机械臂通常是将若个相同或相似单元两两串联，或者是在管状材质侧壁切割出切槽。连续体机械臂的多冗余度特征使其较传统离散机械臂获得了优良灵活性，但同时也导致其逆运动学求解变得困难，制约着自身在相关领域的进一步发展。运动学模型旨在建立起驱动丝长度与连续体机械臂末端位姿之间的相互映射关系。等曲率连续体运动学模型中建立了驱动空间、形态空间和工作空间。如图1-2所示，驱动空间包含驱动丝，形态空间包含机械臂弯曲角度θ和弯曲方向工作空间包含机械臂末端位置和姿态q，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多段连续体机器人灵活度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取多段连续体的等曲率模型的工作空间中的样本点；/n选取设定样本点为等曲率模型的末端点，根据等曲率模型末端的第一单段模型和第二单段模型的长度得到第一单段模型和第二单段模型对应的开普勒卵圆曲线方程的特征点坐标及卵圆方程系数；/n利用开普勒卵圆曲线方程得到第一单段模型和第二单段模型的连接点在第一单段模型首端坐标系的坐标和第二单段模型末端点在连接点坐标系的坐标；/n根据求得的坐标计算第一单段模型和第二单段模型的位姿参数；/n计算其他单段模型设定位姿参数下对应的第一单段模型和第二单段模型的位姿参数，根据多个位姿参数计算设定样本点的灵...

【技术特征摘要】
1.一种多段连续体机器人灵活度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取多段连续体的等曲率模型的工作空间中的样本点；
选取设定样本点为等曲率模型的末端点，根据等曲率模型末端的第一单段模型和第二单段模型的长度得到第一单段模型和第二单段模型对应的开普勒卵圆曲线方程的特征点坐标及卵圆方程系数；
利用开普勒卵圆曲线方程得到第一单段模型和第二单段模型的连接点在第一单段模型首端坐标系的坐标和第二单段模型末端点在连接点坐标系的坐标；
根据求得的坐标计算第一单段模型和第二单段模型的位姿参数；
计算其他单段模型设定位姿参数下对应的第一单段模型和第二单段模型的位姿参数，根据多个位姿参数计算设定样本点的灵活度，遍历工作空间中的所有样本点，根据得到的所有样本点的灵活度得到连续体全局姿态灵活度。


2.如权利要求1所述的一种多段连续体机器人灵活度计算方法，其特征在于，所述第一单段模型和第二单段模型均划分为两段，每段均用开普勒卵圆曲线方程来表达。


3.如权利要求1所述的一种多段连续体机器人灵活度计算方法，其特征在于，利用得到的第一单段模型和第二单段模型的连接点在第一单段模型首端坐标系的坐标和第二单段模型末端点在连接点坐标系的坐标对第一单段模型的曲线方程进行更新，直至曲线方程的卵圆方程系数差值满足精度要求，根据更新后的曲线方程得到最终的连接点在第一单段模型首端坐标系的坐标和第二单段模型末端点在连接点坐标系的坐标。


4.如权利要求3所述的一种多段连续体机器人灵活度计算方法，其特征在于，开普勒卵圆曲线方程的卵圆方程系数初始值采用最小二乘法获得。


5.如权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜付鑫，张钢，许延杰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37