一种线驱动连续体机械臂末端位姿定位系统及方法技术方案

本公开揭示了一种线驱动连续体机械臂末端位姿定位系统，包括：线驱动连续体机器人和定位装置，其中，所述线驱动连续体机器人包括线驱动连续体机械臂平台，线驱动连续体机械臂平台包括光学平台，光学平台上设置有L型基座板，L型基座板上设置有线驱动连续体机械臂，所述线驱动连续体机械臂在所述驱动装置的驱动下执行弯曲运动；所述定位装置包括激光跟踪系统，激光跟踪系统包括激光跟踪仪和软件测试平台，所述定位装置还包括光学靶球，光学靶球置于L型基座板上，所述激光跟踪仪通过所述光学靶球对所述线驱动连续体机械臂在执行弯曲运动过程中的末端位姿进行定位。动过程中的末端位姿进行定位。动过程中的末端位姿进行定位。

【技术实现步骤摘要】
一种线驱动连续体机械臂末端位姿定位系统及方法


[0001]本公开属于激光跟踪定位与机器人位姿评估
，具体涉及一种线驱动连续体机械臂末端位姿定位系统及方法。

技术介绍

[0002]航空发动机是飞机的心脏，其安全性与可靠性是备受世界航空工业关注的焦点，快速高效的航空发动机关键零部件原位检测与维护对保障发动机的安全性与可靠性至关重要。目前，航空发动机的检测主要依靠人工检测为主的孔探检测，存在费时、费力且易引发技术人员相应职业病等问题；近年来，“机器人+自主智能”的发动机检测方案在航空发动机内窥检测领域展现了良好的应用前景，并逐渐被各大航空巨头所采用。
[0003]其中，应用于航空发动机内窥检测的智能检测机器人，如线驱动连续体机器人，由于其自身的柔顺特性，其末端的精确定位通常难以获得，虽然可以通过相应假设建立运动学模型来获得理论的末端位置，但是由于受到机械臂自身载荷、驱动力、摩擦等因素的影响，通过理论模型获得的末端定位往往并不精确，因此，有必要基于外部检测设备，开发一种应用于线驱动连续体机器人的末端位姿跟踪方案，对连续体机器人的末端位姿进行精确评估。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种线驱动连续体机械臂末端位姿跟定位系统及方法，通过该系统及方法能够对连续体机械臂在弯曲过程中的末端位姿进行精确定位。
[0005]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0006]一种线驱动连续体机械臂末端位姿进定位方法，包括如下步骤：
[0007]S100、将基于激光跟踪仪的坐标系约定为{Q}，以及将基于线驱动连续体机械臂的坐标系约定为{R}，利用所述定位装置获取在坐标系{Q}下的基座端靶球座的位置信息；
[0008]S200、分别计算在坐标系{Q}下坐标系{R}的原点的位置信息以及沿x、y和z轴的方向向量；
[0009]S300、基于所述基座端靶球座的位置信息计算在坐标系{Q}下坐标系{R}的原点的位置信息；
[0010]S400、利用所述定位装置获取在坐标系{Q}下的机械臂端靶球座的位置信息，并根据该位置信息以及坐标系{R}的原点的位置信息计算机械臂端靶球座和线驱动连续体机械臂坐标系原点的向量在所述坐标系{Q}下的位置信息；
[0011]S500、根据所述机械臂端靶球座和线驱动连续体机械臂坐标系原点的向量在所述坐标系{Q}下的位置信息计算机械臂靶球座在坐标系{R}下的位置信息。
[0012]本公开还提供一种线驱动连续体机械臂末端位姿定位系统，包括：线驱动连续体机器人和定位装置，其中，
[0013]所述线驱动连续体机器人包括线驱动连续体机械臂平台，线驱动连续体机械臂平台包括光学平台，光学平台上设置有L型基座板，L型基座板上设置有线驱动连续体机械臂，所述线驱动连续体机械臂在所述驱动装置的驱动下执行弯曲运动；
[0014]所述定位装置包括激光跟踪系统，激光跟踪系统包括激光跟踪仪和软件测试平台，所述定位装置还包括光学靶球，光学靶球置于L型基座板上，所述激光跟踪仪通过所述光学靶球对所述线驱动连续体机械臂在执行弯曲运动过程中的末端位姿进行定位。
[0015]优选的，所述线驱动连续体机械臂包括机械臂本体，机械臂本体末端设置有机械臂端靶球座。
[0016]优选的，所述L型基座板上设置有基座端靶球座。
[0017]优选的，所述基座端靶球座至少包括3个。
[0018]优选的，所述基座端靶球座包括靶球座外壳和靶球座内壳，所述靶球座内壳的内侧设置有吸铁石。
[0019]优选的，所述光学靶球置于机械臂端靶球座或基座端靶球座上。
[0020]优选的，所述驱动装置包括多个驱动模块，每个驱动模块包括驱动器和模组安装板，所述模组安装板上设置有导轨和丝杠模组。
[0021]优选的，所述丝杠模组包括丝杠、滑动连接丝杠的滑块和用于驱动丝杠的丝杠电机。
[0022]优选的，所述系统还包括滑轮装置，所述滑轮装置包括多个纵向滑轮和多个横向滑轮。
[0023]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0024]1、本公开提出的激光跟踪定位方法及其系统具有微米级的精度，相对于传统相机检测具有更高的检测精度。
[0025]2、本公开提出的激光跟踪定位方法及其系统为无接触式测量，不会对线驱动连续体机械臂的运动产生干扰与影响。
[0026]3、本专利技术提出的激光跟踪定位方法及其系统对连续体机械臂的定位检测具有通用性，并且结构简单，实现算法方便快捷。
附图说明
[0027]图1为本公开一个实施例提供的一种用于线驱动连续体机械臂末端位姿的定位系统的结构示意图；
[0028]图2为图1中线驱动连续体机器人的结构示意图；
[0029]图3为图2中线驱动连续体机械臂的结构示意图；
[0030]图4为图3中基座端靶球座的结构示意图；
[0031]图5为图2中驱动装置的结构示意图；
[0032]图6为连续体机器人的弯曲运动曲线图；
[0033]附图中的标记说明如下：
[0034]1‑
线驱动连续体机械臂平台；2
‑
激光跟踪系统；3
‑
激光跟踪仪；4
‑
软件测试平台；5
‑
驱动装置；6
‑
滑轮装置；7
‑
光学平台；8
‑
线驱动连续体机械臂；9
‑
基座端靶球座；10
‑
机械臂本体；11
‑
机械臂端靶球座；12
‑
光学靶球；13
‑
L型基座板；14
‑
靶球座外壳；15
‑
吸铁石；16
‑
靶球座内壳；17
‑
控制器；18
‑
驱动器；19
‑
丝杠模组；20
‑
锁线器；21
‑
纵向滑轮；22
‑
模组安装板；23
‑
横向滑轮。
具体实施方式
[0035]下面将参照附图1至图6详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0036]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本公开的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线驱动连续体机械臂末端位姿定位方法，包括如下步骤：S100、将基于激光跟踪仪的坐标系约定为{Q}，以及将基于线驱动连续体机械臂的坐标系约定为{R}，利用定位系统获取在坐标系{Q}下的基座端靶球座的位置信息；S200、分别计算在坐标系{Q}下坐标系{R}的原点的位置信息以及沿x、y和z轴的方向向量；S300、基于所述基座端靶球座的位置信息计算在坐标系{Q}下坐标系{R}的原点的位置信息；S400、利用定位系统获取在坐标系{Q}下的机械臂端靶球座的位置信息，并根据该位置信息以及坐标系{R}的原点的位置信息计算机械臂端靶球座和线驱动连续体机械臂坐标系原点的向量在所述坐标系{Q}下的位置信息；S500、根据机械臂端靶球座和线驱动连续体机械臂坐标系原点的向量在所述坐标系{Q}下的位置信息计算机械臂靶球座在坐标系{R}下的位置信息。2.一种线驱动连续体机械臂末端位姿定位系统，包括：线驱动连续体机器人和定位装置，其中，优选的，所述线驱动连续体机器人包括线驱动连续体机械臂平台，线驱动连续体机械臂平台包括光学平台，光学平台上设置有L型基座板，L型基座板上设置有线驱动连续体机械臂，所述线驱动连续体机械臂在所述驱动装置的驱动下执行弯曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨来浩，杨浙帅，孙瑜，杨冬，兰雨，刘金鑫，陈雪峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：