一种七轴机械臂的控制方法及终端技术

本发明专利技术提供了一种七轴机械臂的控制方法和计算终端，包括步骤：以七轴机械臂的行动轴的某一点为原点，以行动轴的移动方向为X轴，以平行于水平面且垂直于行动轴的方向为Y轴，以垂直于水平面的方向为Z轴，建立空间直角坐标系；获取抓取位置在空间直角坐标系的三维坐标值(X

【技术实现步骤摘要】
一种七轴机械臂的控制方法及终端


[0001]本专利技术涉及机械臂控制
，特别涉及一种七轴机械臂的控制方法及终端。

技术介绍

[0002]工业机械臂往往通过示教方式设置机械臂的移动路径，但因为机械臂关节数量多，示教不灵活往往定位不准，需来回调试。如果通过上位机直接计算各个轴的脉冲(角度)数据，再把数据直接生成对应运行文件，可以精确控制机械臂的移动路径，但是七轴机械臂指定位置点后再计算各轴数据，其算法复杂而且同一个位置点往往有多个解，每一个解对应有不同的运动姿势，有些解所得到的姿势还会产生干涉碰撞，因此，这种由机器人通过给定坐标点自动生成的关节往往因为姿势不合理不能满足实际需求；同时又因为存在多个解，因此不同厂家的机械臂会采用不同的控制策略，且在设计相关上位机软件时也无法只通过计算和实际运行的机械臂关节姿势吻合。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种七轴机械臂的控制方法及终端，实现以快速和精准控制七轴机械臂移动至抓取位置。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种七轴机械臂的控制方法，包括步骤：
[0006]S1、以七轴机械臂的行动轴的某一点为原点，以所述行动轴的移动方向为X轴，以平行于水平面且垂直于所述行动轴的方向为Y轴，以垂直于水平面的方向为Z轴，建立空间直角坐标系；
[0007]S2、获取抓取位置在所述空间直角坐标系的三维坐标值(X
抓
,Y
抓
,Z
抓
)；
[0008]S3、计算以得到位于所述七轴机械臂的T轴的抓取平台平行于水平面且高度为Z
抓
时的所有垂直转动轴关节的旋转角度；
[0009]S4、在所述垂直转动轴关节位于对应的所述旋转角度的基础上，计算以得到所述抓取平台的中心位于Y
抓
时的水平转动轴关节的旋转角度；
[0010]S5、在所述垂直转动轴关节和所述水平转动轴关节位于对应的所述旋转角度的基础上，计算以得到所述抓取平台的中心位于X
抓
时的所述行动轴的X轴位置X
行
；
[0011]S6、计算以得到所述T轴关节的旋转角度，并根据每一个轴关节的旋转角度计算得到所述七轴机械臂的移动路径，控制所述七轴机械臂沿着所述移动路径移动至所述抓取平台的抓取位置。
[0012]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案为：
[0013]一种七轴机械臂的控制终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0014]S1、以七轴机械臂的行动轴的某一点为原点，以所述行动轴的移动方向为X轴，以平行于水平面且垂直于所述行动轴的方向为Y轴，以垂直于水平面的方向为Z轴，建立空间
直角坐标系；
[0015]S2、获取抓取位置在所述空间直角坐标系的三维坐标值(X
抓
,Y
抓
,Z
抓
)；
[0016]S3、计算以得到位于所述七轴机械臂的T轴的抓取平台平行于水平面且高度为Z
抓
时的所有垂直转动轴关节的旋转角度；
[0017]S4、在所述垂直转动轴关节位于对应的所述旋转角度的基础上，计算以得到所述抓取平台的中心位于Y
抓
时的水平转动轴关节的旋转角度；
[0018]S5、在所述垂直转动轴关节和所述水平转动轴关节位于对应的所述旋转角度的基础上，计算以得到所述抓取平台的中心位于X
抓
时的所述行动轴的X轴位置X
行
；
[0019]S6、计算以得到所述T轴关节的旋转角度，并根据每一个轴关节的旋转角度计算得到所述七轴机械臂的移动路径，控制所述七轴机械臂沿着所述移动路径移动至所述抓取平台的抓取位置。
[0020]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种七轴机械臂的控制方法及终端，根据七轴机械臂各轴关节的旋转特点，通过建立三维直角坐标系获取抓取位置的坐标后，首先求得对Z轴位置产生影响的垂直转动轴关节在抓取平台位于Z
抓
下时的旋转角度，再求得对Y轴位置产生影响的水平转动轴关节在抓取平台位于Y
抓
下的旋转角度，然后再进一步求得对X轴位置产生影响的行动轴在抓取平台位于X
抓
下的行动长度X
行
，最后计算T轴关节的旋转角度以便与抓取物料的抓取方向对应。由此，在将七轴机械臂各轴关节进行分类之后，每次计算同一转动方向的轴关节的旋转角度，以快速得到每个轴关节的旋转角度，从而快速计算得到七轴机械臂的移动路径，极大简化了各轴关节运算确定唯一值的算法，实现以快速精准地控制七轴机械臂移动至抓取位置。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的一种七轴机械臂的控制方法的流程图；
[0022]图2为本专利技术实施例的一种七轴机械臂的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例的一种七轴机械臂的XZ轴投影面示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例的一种七轴机械臂的XY轴投影面示意图；
[0025]图5为本专利技术实施例的一种七轴机械臂的控制终端的结构示意图。
[0026]标号说明：
[0027]1、行动轴；2、S轴关节；3、L轴关节；4、U轴关节；5、R轴关节；6、B轴关节；7、T轴关节；8、抓取平台。
具体实施方式
[0028]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0029]请参照图1至图4，一种七轴机械臂的控制方法，包括步骤：
[0030]S1、以七轴机械臂的行动轴的某一点为原点，以所述行动轴的移动方向为X轴，以平行于水平面且垂直于所述行动轴的方向为Y轴，以垂直于水平面的方向为Z轴，建立空间直角坐标系；
[0031]S2、获取抓取位置在所述空间直角坐标系的三维坐标值(X
抓
,Y
抓
,Z
抓
)；
[0032]S3、计算以得到位于所述七轴机械臂的T轴的抓取平台平行于水平面且高度为Z
抓
时的所有垂直转动轴关节的旋转角度；
[0033]S4、在所述垂直转动轴关节位于对应的所述旋转角度的基础上，计算以得到所述抓取平台的中心位于Y
抓
时的水平转动轴关节的旋转角度；
[0034]S5、在所述垂直转动轴关节和所述水平转动轴关节位于对应的所述旋转角度的基础上，计算以得到所述抓取平台的中心位于X
抓
时的所述行动轴的X轴位置X
行
；
[0035]S6、计算以得到所述T轴关节的旋转角度，并根据每一个轴关节的旋转角度计算得到所述七轴机械臂的移动路径，控制所述七轴机械臂沿着所述移动路径移动至所述抓取平台的抓取位置。
[0036]由上述描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种七轴机械臂的控制方法，其特征在于，包括步骤：S1、以七轴机械臂的行动轴的某一点为原点，以所述行动轴的移动方向为X轴，以平行于水平面且垂直于所述行动轴的方向为Y轴，以垂直于水平面的方向为Z轴，建立空间直角坐标系；S2、获取抓取位置在所述空间直角坐标系的三维坐标值(X
抓
,Y
抓
,Z
抓
)；S3、计算以得到位于所述七轴机械臂的T轴的抓取平台平行于水平面且高度为Z
抓
时的所有垂直转动轴关节的旋转角度；S4、在所述垂直转动轴关节位于对应的所述旋转角度的基础上，计算以得到所述抓取平台的中心位于Y
抓
时的水平转动轴关节的旋转角度；S5、在所述垂直转动轴关节和所述水平转动轴关节位于对应的所述旋转角度的基础上，计算以得到所述抓取平台的中心位于X
抓
时的所述行动轴的X轴位置X
行
；S6、计算以得到所述T轴关节的旋转角度，并根据每一个轴关节的旋转角度计算得到所述七轴机械臂的移动路径，控制所述七轴机械臂沿着所述移动路径移动至所述抓取平台的抓取位置。2.根据权利要求1所述的一种七轴机械臂的控制方法，其特征在于，所述垂直转动轴关节包括L轴关节、U轴关节、R轴关节和B轴关节，所述水平转动轴关节包括S轴关节，所述行动轴、所述S轴关节、所述L轴关节、所述U轴关节、所述R轴关节、所述B轴关节和所述T轴关节依次连接；所述S3具体为：设L2为所述S轴关节到所述L轴关节的垂直距离，L3为所述L轴关节到所述U轴关节的距离，L4为所述U轴关节与所述R轴关节的垂直距离，L5为所述U轴关节与所述B轴关节的水平距离，L6为所述B轴关节到所述T轴关节的距离，L7为所述T轴关节到所述抓取平台的距离，L8为L4与L5的斜线长，θ1为所述L轴关节的旋转角度，θ2为所述U轴关节的旋转角度，θ3为所述B轴关节的旋转角度，θ4为L5与L8的夹角，θ5为L8与L6的夹角，θ6为L8与垂直于L3的线之间的夹角，θ7为L8与水平面的夹角；其中，L2、L3、L4、L5、L6和L7均为固定值，由所述七轴机械臂的规格而定，则有θ4＝arccos(L5/L8)，若所述抓取平台为向下抓取物料时，则预设所述R轴关节的旋转角度为0
°
，有第一公式：Z
抓
＝L2‑
L3sinθ1+L8sinθ7‑
L6‑
L7；若所述抓取平台为向上抓举物料时，则预设所述R轴关节旋转角度为
±
180
°
，有第二公式：Z
抓
＝L2‑
L3sinθ1+L8sinθ7+L6+L7；预设θ1+θ2为预设值K，通过逐次逼近法求出Z
抓
高度下θ1的接近值，得到所述L轴关节的旋转角度θ1，则所述U轴关节的旋转角度θ2＝K
‑
θ1；由三角函数求得第三公式：θ1＝90
°
+θ6+θ7；第四公式：
θ6＝90
°‑
θ2‑
θ4＝90
°‑
K
‑
θ1‑
θ4；将所述第四公式代入所述第三公式，得到θ7为：θ7＝
‑
θ1+θ4+K
‑
θ1＝
‑
2θ1+θ4+K；则所述B轴关节的旋转角度θ3为：θ3＝θ4+θ5＝θ4+90
°‑
θ7＝2θ1+90
°‑
K。3.根据权利要求2所述的一种七轴机械臂的控制方法，其特征在于，所述S4具体为：设L轴、U轴、R轴和B轴在XY投影平面上的伸展长度为L
伸
，则有第五公式：L
伸
＝L1+L3cosθ1+L8cosθ7＝L1+L
3COS
θ1+L8cos(
‑
2θ1+θ4+K)；其中L1为所述S轴关节到所述L轴关节的水平偏移距离，则所述S轴关节的旋转角度θ
S
为：θ
S
＝arcsin(Y
抓
/L
伸
)。4.根据权利要求3所述的一种七轴机械臂的控制方法，其特征在于，所述S5具体为：设L
伸
在X轴上的投影为L
X
，则：L
X
＝L
伸
sinθ
S
；X
行
＝X
抓
‑
L
X
。5.根据权利要求4所述的一种七轴机械臂的控制方法，其特征在于，所述S6中求得所述T轴关节的旋转角度具体为：设所述T轴关节的初始角度为θ
z
，则所述T轴关节的旋转角度θ
T
＝θ
z
‑
θ
S
。6.一种七轴机械臂的控制终端，其特征在于，包括存储器、处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍慧玲，洪增辉，
申请(专利权)人：连江福桔电子有限公司，
类型：发明
国别省市：