一种非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法技术

本发明专利技术公开了一种非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法，所述的算法包括：S1、采用断开

【技术实现步骤摘要】
一种非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法


[0001]本专利技术涉及逆解数值算法
，具体涉及一种非球腕6R工业机器人逆运动学的求解算法。

技术介绍

[0002]工业机器人逆运动学求解作为机器人离线编程、轨迹规划、控制算法设计等其他课题研究的基础，一直是机器人学中的一个经典问题，同样也是研究热点。逆运动学求解的实质是完成工业机器人工作空间到关节空间的映射，逆运动学方程组具有高维、非线性的特点，求解复杂且不易求出。当机器人的结构满足PIEPER准则，即最后三个关节为轴线交于一点的球形腕部设计时，可以得到解析解。
[0003]腕部偏置型6R机器人与球形腕部6R机器人相比，前者具有更高的负载能力，更远的水平抵达距离和灵活性，因而在焊接、喷涂和材料处理等工业中得到更广泛的应用。腕部偏置型的结构虽然提高了机器人运动学等方面的性能，但也导致该类机器人无法得到逆运动学解析解，并使得机器人的逆运动学非线性方程组变得更复杂，耦合度更高。此时可以利用一般6R机器人的位姿反解成果求腕部偏置型6R机器人的逆运动学解，这些方法主要利用关节的半角正切，将运动学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法，其特征在于，所述的算法包括：S1、采用断开
‑
重连方法，推导出具有连续性且只包含θ6的非线性方程，以及其它关节变量的逆解公式；机器人末端相对于基坐标系的正向运动学公式可由各连杆齐次变换矩阵相乘得到：
base
T＝T1(θ1)T2(θ2)T3(θ3)T4(θ4)T5(θ5)T6(θ6)；建立正运动学方程后，可将上式变形为：S2、最后利用黄金分割法对非线性方程搜索求解，得到θ1、θ2、θ3、θ4、θ5的求解公式；S3、仿真验证本方法的有效性。2.根据权利要求1所述的非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法，其特征在于，在步骤S1中，在子链末端处，只要两子链的位姿满足以下条件即可重连：p
L
＝p
R
，本式实际为三个方程，当上述6个关节变量都被求解出来时，两子链将在断开连接的位置处重新结合为原机器人，而这些得到的关节变量就是机器人的逆解。3.根据权利要求2所述的非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法，其特征在于，通过公式：p
L
＝p
R
，可以实现对关节变量θ1、θ2、θ3和θ6的求解；通过公式：可求得关节变量θ4。4.根据权利要求3所述的非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法，其特征在于，通过公式：可求得关节变量θ5。5.根据权利要求4所述的非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法，其特征在于，在步骤S1中相邻连杆间的齐次变换公式为：其中：θ
i
——绕z
i
轴，从x
i
‑1轴旋转到x
i
轴的角度；d
i
——沿着z
i
轴，从x
i
‑1轴移动到x
i
轴的距离；a
i
——沿着x
i
轴，从z
i
‑1轴移动到z
i
轴的距离；α
i
——绕x
i
轴，从z
i
‑1轴旋转到z
i
轴的角度。
6.根据权利要求5所述的非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法，其特征在于，在步骤S1中采用Dixon合成法求解一元二次方程组：假设一元二次方程组如下：f(x)＝Ax2+Bx+C；g(x)＝Dx2+Ex+F；根据Dixon合成法的消元原则，可构造如下行列式：上式可进一步写为：其中α∈R是一个引入的新变量，U＝[α,1],V＝[x,1]
T
，以及|Σ|＝(AF
‑
CD)2‑
(AE
‑
BD)(BF
‑
CE)；其中，|Σ|表示行列式；上式是f(x)和g(x)的系数的方程，只要方程等于零，那么f(x)和g(x)中的x至少有一个共同的解。7.根据权利要求6所述的非球腕6R工业机器人逆运动学求解方法，其特征在于，在步骤S3中θ1、θ2、θ3、θ4、θ5的求解公式为：θ1＝atan2(k1B1,k1A1)；θ2＝atan2(s2,c2)；θ4＝atan2(0，
‑
s
β
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铁石，孙楠楠，李公法，
申请(专利权)人：华夏星光工业设计江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：