一种凿岩台车钻臂的逆解控制方法技术

一种凿岩台车钻臂的逆解控制方法，适用于前两个关节均为转动角度范围不超过

【技术实现步骤摘要】
一种凿岩台车钻臂的逆解控制方法


[0001]本专利技术涉及凿岩台车的钻臂控制方法领域，尤其涉及一种凿岩台车钻臂的逆解控制方法
。

技术介绍

[0002]近年来，凿岩台车不断向智能化无人化演变发展，凿岩台车钻臂逆解是实现钻臂运动控制的基础，目前逆运动学求解方法共分为两类：数值法和解析法
。
数值法包括加权最小范数法
、
广义
/
狭雅克比伪逆法
、
梯度投影法以及一些启发式算法等，这些数值法具有通用性，但求解时间过长，且对初值敏感，并且还存在局部极小解和无全局解等缺点
。
与数值法不同，解析法计算速度快，精度高，且可以避开数值法的诸多缺点，但只有满足
pieper
准则的机械臂才能求得逆运动学解析解，对于多自由度的冗余机械臂，求得解析解的方式有两种，一种为臂型角参数化，在机械臂原有参数上，通过臂型角对其进行约束求解，一种为关节角参数化，将其中一个关节角视为已知，从而推导其解析解
。
然而，上述前者只适用于部分关节满足
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种凿岩台车钻臂的逆解控制方法，所述钻臂包括多个连杆，相邻的连杆通过关节连接，钻臂的起始端与凿岩台车的车架连接，根据多个连杆依次连接的顺序最靠近起始端的两个关节均为转动关节，将其中一个定义为第一转动关节，另一个定义为第二转动关节，第一转动关节和第二转动关节的转动轴线相互垂直，且第一转动关节和第二转动关节的转动角度范围均不超过
180
°
；该控制方法为，首先根据
DH
法建立基座标系和多个关节位置的坐标系，基坐标系建立在钻臂的起始端位置，当第一转动关节不进行转动时，基坐标系与第一转动关节的坐标系重合，基坐标系的
z
轴与第一转动关节的转动轴线相互平行，基坐标系的
x
轴指向第二转动关节的转动轴线；然后根据多个连杆的相互连接关系，建立第一转动关节和第二转动关节之外的其余关节的解析解公式，并根据钻臂的目标位置与姿态，给出钻臂的期望位姿矩阵
TA
；其特征在于：然后在坐标系中对第一转动关节和第二转动关节的转动角度进行初始赋值，得到第一转动关节的初始角度
θ
a0
和第二转动关节的初始角度
θ
b0
：（1）；（2）；式（1）
、
（2）中，
lb1和
ub1分别为第一转动关节在其两侧转动极限位置的角度值，
lb2和
ub2分别为第二转动关节在其两侧转动极限位置的角度值，
rand
为
0~1
内的随机值；将第一转动关节的初始角度
θ
a0
和第二转动关节的初始角度
θ
b0
作为初始变量，对第一转动关节的角度和第二转动关节的角度进行多次交替更新运算，并依次累计交替更新运算的次数，每次交替更新运算的过程中，均先通过第一转动关节更新算法得到第一转动关节的更新角度
θ
an
并进行验证，然后通过第二转动关节更新算法得到第二转动关节的更新角度
θ
bn
并进行验证，
n
为当前进行的交替更新运算的次数；第一转动关节更新算法包括以下步骤：步骤
1、
将钻臂的期望位姿矩阵
TA、
θ
an
‑1和
θ
bn
‑1作为输入量代入其余关节的解析解公式，分别求出其余关节的解析值，然后根据
θ
an
‑1和
θ
bn
‑1、
以及对应求得的其余关节解...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄艳，任克瑞，隋新，刘春阳，时文正，杨芳，马喜强，郭楠，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：