通用多自由度机械臂运动学逆解求解方法技术

本发明专利技术公开一种通用多自由度机械臂运动学逆解求解方法

【技术实现步骤摘要】
通用多自由度机械臂运动学逆解求解方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及通用多自由度机械臂运动学分析领域，特别是涉及一种基于蒙特卡洛与牛顿迭代的通用多自由度机械臂运动学逆解求解方法
、
系统及设备
。

技术介绍

[0002]煤矿巷道支护主要以人工操作单体支护装备完成，支护效率低，安全性差，人工长期在空顶距下工作，人员安全无法保障
。
[0003]提高支护装备自动化程度已经成为改善支护效率，解决掘支失衡的有效途径
。
钻锚装备多采用多自由度机械臂实现机器人化，通过视觉技术实现目标锚钻孔自动定位，实现钻臂的自动控制能够有效改善支护效率，将职工从危险工作环境解放
。
钻锚装备钻臂结构不同于传统工业机械臂，不符合
Pieper
准则，属于通用多自由度机械臂，因此其逆运动学分析难以得到解析解，对此类通用机械臂结构逆运动学精确求解是实现机械臂自动控制的基础
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种通用多自由度机械臂运动学逆解求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种通用多自由度机械臂运动学逆解求解方法，其特征在于，所述方法包括：根据通用多自由度机械臂的结构
、
关节类型以及各个关节坐标系建立通用多自由度机械臂运动学模型；所述通用多自由度机械臂为不符合
Pieper
准则的机械臂；根据所述通用多自由度机械臂运动学模型以及各个关节变量的取值范围，应用蒙特卡罗方法确定机械臂运动空间；所述机械臂运动空间包括多个空间点；所述空间点表示机械臂末端执行器的一个空间位姿；一个所述空间位姿对应一组包含各关节变量的随机取值；确定所述机械臂运动空间内的参考空间点；所述参考空间点为与所述目标空间点距离最近的所述空间点；以所述参考空间点对应的各关节变量的随机取值为初始值，利用牛顿迭代法确定各关节变量的变化量，得到通用多自由度机械臂运动学逆解求解
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述通用多自由度机械臂运动学模型以及各个关节变量的取值范围，应用蒙特卡罗方法确定机械臂运动空间，具体包括：根据各个所述关节变量的取值范围，利用蒙特卡罗方法确定每一关节变量的各个所述随机取值；基于所述通用多自由度机械臂运动学模型，通过机械臂运动学正解解算每组所述随机取值对应的所述机械臂末端执行器的所述空间位姿；将各组所述随机取值对应的空间位姿集合构成所述机械臂运动空间
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各个所述关节变量的取值范围，利用蒙特卡罗方法确定每一关节变量的各个所述随机取值，具体包括：根据各个所述关节变量的取值范围，利用蒙特卡罗方法确定一组各关节变量对应所述随机取值；返回步骤“根据各个所述关节变量的取值范围，利用蒙特卡罗方法确定一组各关节变量对应所述随机取值”，直至循环次数达到预设循环次数，得到若干组各关节变量对应所述随机取值
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述机械臂运动空间内的参考空间点，具体包括：将所述机械臂运动空间在三个坐标轴上沿着远离原点的方向按百位取整，得到外接立方体，并按照设定步长将所述外接立方体分割成多个立方体块；确定给定的目标空间点所在空间对应的所述立方体块，即为目标立方体块，并确定所述目标立方体块内与所述目标空间点距离最近的所述空间点，即为所述参考空间点
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定给定的目标空间点所在空间对应的所述立方体块，记为目标立方体块，并确定所述目标立方体块内与所述目标空间点距离最近的所述空间点，即为所述参考空间点，具体包括：确定所述立方体块内空间点坐标以及构建所述立方体块内所述空间点对应的各关节变量的所述随机取值与所属所述立方体块的映射关系；根据给定的所述目标空间点对应的转换矩阵以及所述映射关系确定所述目标立方体块；确定所述目标立方体块内与所述目标空间点距...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭辉，雷孟宇，万继成，田琛辉，董征，余恒翰，迟云凯，汤杜炜，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：