本发明专利技术提供了一种数控加工的姿态控制方法包括：确定参考坐标的初始位置；根据参考坐标建立各关节的坐标；分别描述各关节间相邻连杆的相对位姿，得到操作臂末端位姿描述；根据操作臂末端位姿描述，得到各关节的给定变化量；根据给定变化量控制各关节伺服电机的运转，闭环控制操作臂末端的运动轨迹。本发明专利技术通过建立各关节坐标，并对相邻连杆的相对位姿进行描述，可精确地计算出操作臂末端到达期望位姿时各个关节的变化量，提高操作臂的运动精度，实现对工件的精确加工；通过伺服控制可以实现闭环控制动作执行机构的精确动作，进而提高操作臂的动作精度。高操作臂的动作精度。高操作臂的动作精度。
【技术实现步骤摘要】
一种数控加工的姿态控制方法、装置、设备和存储介质
[0001]本专利技术涉及数控加工
，具体涉及一种数控加工的姿态控制方法、装置、设备和存储介质。
技术介绍
[0002]近年来，工业机器人作为工业领域中重要的装备，以其结构紧凑、高灵活性、高效率等优点，被广泛应用于装配、搬运和精密零件加工等生产领域。为提高生产效率和产品质量，高速高精度及平稳运动成为衡量工业机器人重要性能指标。近年来机械加工朝着精细化方向不断发展，操作臂也朝着多关节以及多自由度加工方向发展。出现了如图1类似的操作臂，该操作臂包括X轴组件、Z轴组件、A轴组件和B轴组件，X轴组件和Z轴组件为平移关节，A轴组件和B轴组件为转动关节，X轴组件与Z轴组件垂直，X轴组件水平运动，Z轴组件上下运动，B轴组件安装于Z轴组件并带动一连接臂转动，A轴组件安装于连接臂一端并带动四头主轴转动。现有对操作臂姿态控制精度较低，导致加工出的零件存在成品率低。因此如何提高操作臂姿态控制的精度，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
技术实现思路
[0003]鉴于上述问题，本专利技术实施例一种数控加工的姿态控制方法、装置、设备和存储介质，解决现有的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种数控加工的姿态控制方法，该方法包括：
[0006]确定参考坐标的初始位置；
[0007]根据参考坐标建立各关节的坐标；
[0008]分别描述各关节间相邻连杆的相对位姿，得到操作臂末端位姿描述；
[0009]根据操作臂末端位姿描述，得到各关节的给定变化量；
[0010]根据给定变化量控制各关节伺服电机的运转，闭环控制操作臂末端的运动轨迹。
[0011]一实施例中，所述根据参考坐标建立各关节的坐标中的关节包括第一平移关节、第二平移关节、第一转动关节和第二转动关节，第一平移关节为第一连杆和第二连杆的连接点，第二平移关节为第二连杆和第三连杆的连接点，第一转动关节为第三连杆与第四连杆的连接点，第二转动关节为第四连杆和操作臂末端的连接点，所述第一平移关节对应X轴组件，所述第二平移关节对应Z轴组件，所述第一转动关节对应B轴组件，所述第二转动件对应A轴组件。
[0012]一实施例中，所述根据运动学模型建立各关节坐标系，得到操作臂末端位姿描述包括：
[0013]所述分别描述各关节间相邻连杆的相对位姿，得到操作臂末端位姿描述包括：
[0014]将第一连杆的坐标相对于参考坐标的位姿描述为：
[0015][0016]将第二连杆的坐标相对于第一连杆的坐标的位姿描述为：
[0017][0018]将第三连杆的坐标相对于第二连杆的坐标的位姿描述为：
[0019][0020]将第四连杆的坐标相对于第三连杆的坐标的位姿描述为：
[0021][0022]将操作臂末端相对于操作空间的位姿描述为：
[0023][0024]式中，d1为第一平移关节的移动长度，d2为第二平移关节的移动长度，d3为第三连杆的长度；d4为第四连杆的长度；S3＝sinθ3；C3＝cosθ3；S4＝sinθ4；C4＝cosθ4；其中θ3为第一转动关节的转动角度；θ4为第二转动关节的转动角度。
[0025]一实施例中，所述根据操作臂末端位姿描述，得到各关节的给定变化量包括：
[0026]设定操作臂末端的位姿；
[0027]根据操作臂末端位姿描述和设定的操作臂末端位置，得到各关节的变化量。
[0028]一实施例中，所述根据给定变化量控制各关节伺服电机的运转，闭环控制操作臂末端的运动轨迹包括：
[0029]将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速；
[0030]利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号；
[0031]将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较，得到速度补偿信号；
[0032]将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为PID控制器给定信号对各个伺服电机进行闭环伺服控制。
[0033]一实施例中，所述将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较，得到速度补偿信号包括：
[0034]获取每台伺服电机的输出转速和转动惯量；
[0035]根据各伺服电机与其它伺服电机间转动惯量的比值，得到各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益；
[0036]比较各伺服电机与其它伺服电机间的输出转速的差值，得到各伺服电机与其它伺服电机间的转速差；
[0037]根据各伺服电机与其它伺服电机间的速度反馈增益与转速差乘积之和，得到各伺服电机的速度补偿信号。
[0038]第二方面，本专利技术提供一种数控加工的姿态控制装置，该装置包括：
[0039]坐标确定模块：用于确定参考坐标的初始位置；
[0040]坐标建立模块：根据参考坐标建立各关节的坐标；
[0041]位姿描述模块：用于分别描述各关节间相邻连杆的相对位姿，得到操作臂末端位姿描述；
[0042]位姿给定模块：用于根据操作臂末端位姿描述，得到各关节的给定变化量；
[0043]伺服控制模块：根据给定变化量控制各关节伺服电机的运转，闭环控制操作臂末端的运动轨迹。
[0044]一实施例中，所述坐标建立模块中的关节包括第一平移关节、第二平移关节、第一转动关节和第二转动关节，第一平移关节为第一连杆和第二连杆的连接点，第二平移关节为第二连杆和第三连杆的连接点，第一转动关节为第三连杆与第四连杆的连接点，第二转动关节为第四连杆和操作臂末端的连接点，所述第一平移关节对应X轴组件，所述第二平移关节对应Z轴组件，所述第一转动关节对应B轴组件，所述第二转动件对应A轴组件。
[0045]一实施例中，所述位姿描述模块包括：
[0046]将第一连杆的坐标相对于参考坐标的位姿描述为：
[0047][0048]将第二连杆的坐标相对于第一连杆的坐标的位姿描述为：
[0049][0050]将第三连杆的坐标相对于第二连杆的坐标的位姿描述为：
[0051][0052]将第四连杆的坐标相对于第三连杆的坐标的位姿描述为：
[0053][0054]将操作臂末端相对于操作空间的位姿描述为：
[0055][0056]式中，d1为第一平移关节的移动长度，d2为第二平移关节的移动长度，d3为第三连杆的长度；d4为第四连杆的长度；S3＝sinθ3；C3＝cosθ3；S4＝sinθ4；C4＝cosθ4；其中θ3为第一转动关节的转动角度；θ4为第二转动关节的转动角度。
[0057]一实施例中，所述位姿给定模块包括：
[0058]设定操作臂末端的位姿；
[0059]根据操作臂末端位姿描述和设定的操作臂末端位置，得到各关节的变化量。
[0060]一实施例中，所述伺服控制模块包括：
[006本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种数控加工的姿态控制方法，其特征在于，所述方法包括：确定参考坐标的初始位置；根据参考坐标建立各关节的坐标；分别描述各关节间相邻连杆的相对位姿，得到操作臂末端位姿描述；根据操作臂末端位姿描述，得到各关节的给定变化量；根据给定变化量控制各关节伺服电机的运转，闭环控制操作臂末端的运动轨迹。2.如权利要求1所述的一种数控加工的姿态控制方法，其特征在于，所述根据参考坐标建立各关节的坐标中的关节包括第一平移关节、第二平移关节、第一转动关节和第二转动关节，第一平移关节为第一连杆和第二连杆的连接点，第二平移关节为第二连杆和第三连杆的连接点，第一转动关节为第三连杆与第四连杆的连接点，第二转动关节为第四连杆和操作臂末端的连接点，所述第一平移关节对应X轴组件，所述第二平移关节对应Z轴组件，所述第一转动关节对应B轴组件，所述第二转动件对应A轴组件。3.如权利要求2所述的一种数控加工的姿态控制方法，其特征在于，所述分别描述各关节间相邻连杆的相对位姿，得到操作臂末端位姿描述包括：将第一连杆的坐标相对于参考坐标的位姿描述为：将第二连杆的坐标相对于第一连杆的坐标的位姿描述为：将第三连杆的坐标相对于第二连杆的坐标的位姿描述为：将第四连杆的坐标相对于第三连杆的坐标的位姿描述为：将操作臂末端相对于操作空间的位姿描述为：
式中，d1为第一平移关节的移动长度，d2为第二平移关节的移动长度，d3为第三连杆的长度；d4为第四连杆的长度；S3＝sinθ3；C3＝cosθ3；S4＝sinθ4；C4＝cosθ4；其中θ3为第一转动关节的转动角度；θ4为第二转动关节的转动角度。4.如权利要求1所述的一种数控加工的姿态控制方法，其特征在于，所述根据操作臂末端位姿描述，得到各关节的给定变化量包括：设定操作臂末端的位姿；根据操作臂末端位姿描述和设定的操作臂末端位置，得到各关节的变化量。5.如权利要求1所述的一种数控加工的姿态控制方法，其特征在于，所述根据给定变化量控制各关节伺服电机的运转，闭环控制操作臂末端的运动轨迹包括：将各个关节的给定变化量转化为各个关节对应的伺服电机的给定转速；利用复用器根据给定转速和各伺服电机反馈的输出转速向各伺服电机对应的分解器转发控制信号；将其中一伺服电机的速度反馈与其它伺服电机的速度反馈比较，得到速度补偿信号；将分解器接收的控制信号和速度补偿信号作为PID控制器给定信号对各个伺服电机进行闭环伺服控制。6.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张长青，郭庆鹏，于航，陈思晗，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：
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