一种智能支架的平行调姿方法技术

本发明专利技术公开了一种智能支架的平行调姿方法，选择控制模式，控制模式包含前后方向直线运动控制、上下方向直线运动控制和左右方向直线运动控制，获取控制信号并判断控制信号的正负方向，从而确定控制变量的符号，计算控制信号的角速度和角位移，并判断角位移是否超出行程，若超出行程则取消控制，若没有超出行程，则继续进行运动控制，寄存步骤三计算得到的角速度和角位移信息并通过换算输出电平信号控制电机运动状态从而完成相应的姿态控制。本发明专利技术通过基于几何补偿的关节角的控制信号的换算关系，实现了智能支架的前后、上下、左右方位的直线运动的自动控制，并且在这些姿态调整过程中，末端执行器始终保持与初始位置平行，从而保证了调节过程中的用户体验。保证了调节过程中的用户体验。保证了调节过程中的用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种智能支架的平行调姿方法


[0001]本专利技术涉及一种调姿方法，特别是一种智能支架的平行调姿方法，属于智能支架


技术介绍

[0002]支架是工业配件中重要的器件之一，随着配重要求的提升和工业运用场景的日益加深，对支架的智能化、高负载荷能力、适度的运动协调能力有更多的市场需求。固定支架和在铰接点处安装舵机的支架，前者不具有智能运动的特点，不能满足现代工业灵活多变的运用场景要求。后者使用的舵机往往负载能力较低，而且在铰接点安装舵机的机构设计简单，承受扭矩很大，对多关节的支架，所需的电机数目更多，不能充分满足智能可控和高负载荷的工业需求。
[0003]现有技术在支架进行调节的时候，往往通过手动调节，操作繁琐而且难以保证末端执行器上的显示器等始终保持与操作者平行，极大影响用户的实际体验。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种智能支架的平行调姿方法，实现智能支架的自动调节且调节过程中始终保持末端执行器姿态与操作者平行。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种智能支架的平行调姿方法，其特征在于包含以下步骤：
[0007]步骤一：选择控制模式，控制模式包含前后方向直线运动控制、上下方向直线运动控制和左右方向直线运动控制；
[0008]步骤二：获取控制信号并判断控制信号的正负方向，从而确定控制变量的符号；
[0009]步骤三：计算控制信号的角速度和角位移，并判断角位移是否超出行程，若超出行程则取消控制，若没有超出行程，则继续进行运动控制；
[0010]步骤四：寄存步骤三计算得到的角速度和角位移信息并通过换算输出电平信号控制电机运动状态从而完成相应的姿态控制。
[0011]进一步地，所述智能支架包含底座、第一旋转关节、第一连杆、第二旋转关节、第二连杆、第三旋转关节和末端执行器，第一旋转关节下端固定在底座上，第一连杆一端转动连接在第一旋转关节上端，第一连杆的另一端转动连接在第二旋转关节一端，第二连杆的一端转动连接在第二旋转关节另一端，第二连杆的另一端转动连接在第三旋转关节下端，末端执行器设置在第三旋转关节上端。
[0012]进一步地，定义ω2和ω3为控制变量，ω1，ω4，ω5为通过几何补偿核心算法得到的联动控制变量，ω1、ω2完成前后方向直线运动，ω2、ω3、ω4完成上下方向直线运动，ω3、ω4、ω5完成左右方向直线运动。
[0013]进一步地，所述前后方向直线运动控制的过程具体为：
[0014]定义θ1是第一连杆与竖直方向之间的夹角，θ2是第二连杆与竖直方向之间的旋转
角度，Δθ1是第一连杆的竖直旋转角度，Δθ2是第二连杆的竖直旋转角度；
[0015]则向前运动时，Δθ1<0，Δθ2>0，先后运动式，Δθ1>0，Δθ2<0；
[0016]联动控制变量ω1与控制变量ω2之间的关系为：
[0017][0018]其中，θ3是第一连杆与基准面之间的水平夹角，θ4是第二连杆与第一连杆之间的水平夹角，Δθ3是第一连杆水平旋转角度，Δθ4是第二连杆的水平旋转角度；
[0019]可得末端执行器前后位置：
[0020]l＝
‑
R1cosθ3sinθ1+R2cos(θ4+θ3)sinθ2+l1[0021]其中，l是末端执行器到底座的距离，R1为第一连杆的长度，R2为第二连杆的长度，l1为末端执行器到第三旋转关节的距离。
[0022]进一步地，所述上下方向直线运动控制的过程具体为：
[0023]θ2上升或者下降，θ1不变，依靠θ3和θ4旋转达到前后左右几何补偿从而完成直线上升或下降的运动目的，补偿公式如下：
[0024][0025][0026][0027][0028]A1＝R2cosθ2cos(θ4+θ3)
[0029]B1＝R1sinθ1sinθ3‑
R2sinθ2sin(θ4+θ3)
[0030]C1＝
‑
R2sinθ2sin(θ4+θ3)
[0031]A2＝R2cosθ2sin(θ4+θ3)
[0032]B2＝R2sinθ2cos(θ4+θ3)
‑
R1sinθ1cosθ3[0033]C2＝R2sinθ2cos(θ4+θ3)
[0034]θ3+θ4＝0
°
或90
°
时是上式的极点，极点附近设置5
°
到10
°
的过渡区，补偿公式如下：
[0035][0036][0037]末端执行器上下高度与关节角θ1和θ2的关系：
[0038]h＝R1cosθ3cosθ1+R2cos(θ4+θ3)cosθ2+h1+h2+h3[0039]其中，h为末端执行器到底座的高度，R1为第一连杆的长度，R2为第二连杆的长度，h1为第一旋转关节的高度，h2为第二旋转关节的高度，h3为第三旋转关节的高度。
[0040]进一步地，所述上左右向直线运动控制的过程具体为：
[0041]末端执行器保持侧平行的条件：θ5＝
‑
(θ3+θ4)，向左运动判别条件：Δθ4<0，向右运动判别条件：Δθ4>0；
[0042][0043]末端执行器左右位置与关节角θ3和θ4的关系：
[0044]d＝R1sinθ3sinθ1+R2sin(θ4+θ3)sinθ2[0045]l为末端执行器到底座的距离，R1为第一连杆的长度，R2为第二连杆的长度，l1为末端执行器到第三旋转关节的距离。
[0046]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术的智能支架的平行调姿方法通过基于几何补偿的关节角的控制信号的换算关系，实现了智能支架的前后、上下、左右方位的直线运动的自动控制，并且在这些姿态调整过程中，末端执行器始终保持与初始位置平行，从而保证了调节过程中的用户体验。
附图说明
[0047]图1是本专利技术的一种智能支架的平行调姿方法的流程图。
[0048]图2是本专利技术的一种智能支架的示意图。
[0049]图3是本专利技术的一种智能支架的平行调姿方法的前后方向直线运动控制的示意图。
[0050]图4是本专利技术的一种智能支架的平行调姿方法的上下方向直线运动控制的示意图。
[0051]图5是本专利技术的一种智能支架的平行调姿方法的左右方向直线运动控制的示意图。
具体实施方式
[0052]为了详细阐述本专利技术为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本专利技术的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0053]如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能支架的平行调姿方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：选择控制模式，控制模式包含前后方向直线运动控制、上下方向直线运动控制和左右方向直线运动控制；步骤二：获取控制信号并判断控制信号的正负方向，从而确定控制变量的符号；步骤三：计算控制信号的角速度和角位移，并判断角位移是否超出行程，若超出行程则取消控制，若没有超出行程，则继续进行运动控制；步骤四：寄存步骤三计算得到的角速度和角位移信息并通过换算输出电平信号控制电机运动状态从而完成相应的姿态控制。2.根据权利要求1所述的一种智能支架的平行调姿方法，其特征在于：所述智能支架包含底座、第一旋转关节、第一连杆、第二旋转关节、第二连杆、第三旋转关节和末端执行器，第一旋转关节下端固定在底座上，第一连杆一端转动连接在第一旋转关节上端，第一连杆的另一端转动连接在第二旋转关节一端，第二连杆的一端转动连接在第二旋转关节另一端，第二连杆的另一端转动连接在第三旋转关节下端，末端执行器设置在第三旋转关节上端。3.根据权利要求1所述的一种智能支架的平行调姿方法，其特征在于：定义ω2和ω3为控制变量，ω1，ω4，ω5为通过几何补偿核心算法得到的联动控制变量，ω1、ω2完成前后方向直线运动，ω2、ω3、ω4完成上下方向直线运动，ω3、ω4、ω5完成左右方向直线运动。4.根据权利要求3所述的一种智能支架的平行调姿方法，其特征在于：所述前后方向直线运动控制的过程具体为：定义θ1是第一连杆与竖直方向之间的夹角，θ2是第二连杆与竖直方向之间的旋转角度，Δθ1是第一连杆的竖直旋转角度，Δθ2是第二连杆的竖直旋转角度；则向前运动时，Δθ1<0，Δθ2>0，先后运动式，Δθ1>0，Δθ2<0；联动控制变量ω1与控制变量ω2之间的关系为：其中，θ3是第一连杆与基准面之间的水平夹角，θ4是第二连杆与第一连杆之间的水平夹角，Δθ3是第一连杆水平旋转角度，Δθ4是第二连杆的水平旋转角度；可得末端执行器前后位置：l＝
‑
R1cosθ3sinθ1+...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴继春，王煜程，
申请(专利权)人：江苏陛歌智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：