本发明专利技术涉及一种机械铰接臂控制方法，在铰接臂的不同位置上至少设置两个倾角传感器，该方法包括：标定铰接臂未发生弹性变形时倾角传感器的零点位置，设铰接臂弹性变形前、后末端位置分别为Ｐ点和Ｐ’点，在铰接臂上选取一Ｒ点；利用倾角传感器检测弹性变形前、后铰接臂两个不同位置的角度值，获得铰接臂因弹性变形产生的角度偏移量Δθ，结合ＯＲ和ＲＰ’的长度值，计算铰接臂变形后的长度参数Ｌａ和角度参数θａ；根据长度参数Ｌａ和角度参数θａ到Ｐ’点的位置参数Ｘ′ｐ和Ｙ′ｐ，依据位置参数Ｘ′ｐ和Ｙ′ｐ控制铰接臂动作。本发明专利技术还涉及一种机械铰接臂控制装置。本发明专利技术实现对铰接臂姿态的更加准确可靠的判断，增强对铰接臂的姿态的可测性与可控性，提高控制精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉机械铰接臂定位领域，特别是涉及一种机械铰接臂的控制方法控制及控 制装置。
技术介绍
众所周知，机械臂系统的传统控制方式是采用人工操作的手动模式，通过操作手 操作不同的手柄以实现机械臂的多个关节协调运动，以达到目标位置，但该方式存在多种 的缺陷。例如，人工操作时，特别是在需要多节机械臂联动协调的情况下，人工操作的效率 与精准性往往比较低；人工操作对操作人员的操作的熟练程度要求比较高，且在操作过程 中要求操作人员时刻关注铰接臂的移动情况，稍有不慎就有将施工人员甩下楼层的危险， 因此存在安全性差，劳动强度大的缺陷。随着社会与科学日新月异的进步，如何为劳动者提供更好的工作环境，如何最大 程度的减轻劳动者的劳动强度，一直是机械臂系统研发工作的焦点与热点。1993年普茨 迈斯特公司在US5640996A专利中提出通过遥控器手柄的单个调节实现多节机械臂的协调 运动，使各机械臂能互不影响、相互独立的进行伸缩、旋转和升降运动，并在1994年申请的 US5823218专利首次揭示了末端软管随动功能，即通过由操作人员引导末端软管移动至混 凝土浇注点，实现机械臂随动功能。尽管国内外一直都在尝试实现机械臂的机器人化，然而截至目前为止，其应用效 果仍然未能充分满足工程化的要求，其实现的难点主要体现在控制的精准性方面。参见图1，示出两节铰接臂简图，由图可知，二轴机械臂可绕关节O1和O2旋转，已 知Op O2长度为I1, O2A长度为12，由几何分析法，根据各关节转角θ ρ θ 2可建立机械臂的 运动方程χ = I1Cos θ ^l2COS ( θ j+ θ 2) 式 1y = I1Sin θ Jl2Sin ( θ 广 θ 2) 式 2其中，(X，y)为末端A的坐标。进一步，在机械臂控制及轨迹规划中，往往需要在已知点要达到的空间位置的情 况下，求出各关节运动量，以驱动各关节的运动，使端点的位置得到满足。将式1、式2化简，得X2+^2 =Z12+ Il + H1I2= Z12 + Il + 2/, /2 cos 6>2式 3(χ2+γ2_12_12λΘ = arccos -———-——-式 42I 2/Λ J工、^ γλΓΧ2+ 2+/2_/2^θλ 二 arctan — - arccos - , 1 -式 5UJ L Vx2+/这样，在要到达的位置Α(Χ，Y)已知情况下，可得到所需的各关节转角θ。θ2，驱动液压油缸控制机械臂转动，使得机械臂末端到达目标位置A(X，Y)。但是，机械臂运动因 其自身的柔性可分解为刚性运动与柔性运动，上述计算方式忽略了机械架的柔性，则将导 致最终的计算与规划结果与实际情况存在较大的偏差，影响控制精准性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种机械铰接臂的控制方法，该方法增强对铰 接臂姿态的可测性与可控性，提高控制精度。本专利技术一种机械铰接臂控制方法，在铰接臂的不同位置上至少 设置两个倾角传感 器，该方法包括标定铰接臂未发生弹性变形时倾角传感器的零点位置，设铰接臂弹性变形 前、后末端位置分别为P点和P’点，在铰接臂上选取一 R点；利用倾角传感器检测弹性变形 前、后铰接臂两个不同位置的角度值，获得铰接臂因弹性变形产生的角度偏移量△ θ，结合 OR和RP’的长度值，计算铰接臂变形后的长度参数La和角度参数θ a;根据长度参数La和 角度参数θ a得到P’点的位置参数X'ρ，依据位置参数X'ρ以及控制目 标控制铰接臂动作。优选的，在铰接臂不同位置上至少设置两个倾角传感器为在每节铰接臂的首末 两端各设有一个倾角传感器。优选的，在铰接臂上选取一 R点为将铰接臂弹性变形后弧线的中间位置设置为R点ο优选的，在铰接臂上选取一 R点为将铰接臂弹性变形后距离等效刚性铰接臂最 远点。优选的，利用倾角传感器检测弹性变形前、后铰接臂两个不同位置的角度值，获得 铰接臂因弹性变形产生的角度偏移量△ θ包括以下步骤设铰接臂弹性变形前首、末端的 倾角传感器检测的角度值分别为Θ』和θ Μ，因倾角传感器安装位置不与铰接臂轴线方向 平行导致的角度差为Δ θ ^，则Δ θ 0 = θ b0- θ a0设铰接臂首端位置为0点，利用倾角传感器分别检测0点的角度值与P’点的角度 值，分别计作9al与θ ω，计算角度偏移量Δ θ Δ θ = Θω-Θ3 -Δ θ0Ο优选的，计算铰接臂弹性变形后长度参数La和角度参数θ a包括以下步骤设Z R0P，和Z RP，0的角度值分别为Z 1和Z 2，则有；Δ θ =Z 1+ Z 2 ；根据三角定理得到sin Zl _ sin Z2 _ sin(^ - Αθ)将 Δ θ =Ζ1+Ζ2 代入得Sin(幼-Z2) = ]^SinZ2 由此获得铰接臂的角度e a与长度La参数为 优选的，根据长度参数！^和角度参数ea得到p’点的位置参数X' 为具体Xp=Lacosda本专利技术还提供一种机械铰接臂的控制装置，该装置增强对铰接臂姿态的可测性与 可控性，提高控制精度。本专利技术一种机械铰接臂控制装置，包括铰接臂，还包括设置在铰接臂不同位置上 的至少两个倾角传感器，与所述倾角传感器连接的控制器；所述控制器包括计算单元和驱 动单元所述计算单元，用于标定铰接臂未发生弹性变形时倾角传感器的零点位置，设铰接 臂弹性变形前、后末端位置分别为P点和P’点，在铰接臂上选取一 R点；利用倾角传感器检 测弹性变形前、后铰接臂两个不同位置的角度值，获得铰接臂因弹性变形产生的角度偏移 量A 0，结合OR和RP’的长度值，计算铰接臂变形后的长度参数La和角度参数ea;根据长 度参数La和角度参数ea得到P’点的位置参数x'p，依据位置参数X'p 计算驱动量所述驱动单元，用于依据驱动量控制铰接臂动作。优选的，在铰接臂不同位置上至少设置两个倾角传感器为在每节铰接臂的首末 两端各设有一个倾角传感器。远点。优选的，在铰接臂上选取一 R点为将铰接臂弹性变形后弧线的中间位置设置为R 优选的，在铰接臂上选取一 R点为将铰接臂弹性变形后距离等效刚性铰接臂最与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术充分考虑铰接臂在运动过程中的弹性变形，利用机械臂变形前后的角度变 化值进行推理与运算，实现对铰接臂姿态的更加准确可靠的判断，增强对铰接臂的姿态的 可测性与可控性，提高控制精度。附图说明图1为现有两节铰接臂示意图2为本专利技术机械铰接臂控制方法流程图3为本专利技术铰接臂弹性变形后第一示意图4为本专利技术铰接臂弹性变形后第二示意图5为本专利技术铰接臂弹性变形后第三示意图6为本专利技术五节铰接臂弹性变形后示意图7为本专利技术铰接臂控制装置示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术旨在提供一种通过在一个机械臂的不同位置(如首端与末端)安装两个 或两个以上的倾角传感器，然后利用倾角传感器测量出的角度值来获取机械臂的弹性变形 后姿态参数，通过数学运算获取弹性变形后的末端坐标位置参数，再根据该末端位置参数 控制机械动作。参见图2，示出本专利技术机械铰接臂控制方法，具体步骤如下。步骤S201、在机械铰接臂的首末两端各安装一个倾角传感器。当然，也可以根据机 械铰接臂的长度及材料特性确定倾角传感器的安装位置，例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机械铰接臂控制方法，其特征在于，在铰接臂的不同位置上至少设置两个倾角传感器，该方法包括：标定铰接臂未发生弹性变形时倾角传感器的零点位置，设铰接臂弹性变形前、后末端位置分别为Ｐ点和Ｐ’点，在铰接臂上选取一Ｒ点；利用倾角传感器检测弹性变形前、后铰接臂两个不同位置的角度值，获得铰接臂因弹性变形产生的角度偏移量Δθ，结合ＯＲ和ＲＰ’的长度值，计算铰接臂变形后的长度参数Ｌ↓［ａ］和角度参数θ↓［ａ］；根据长度参数Ｌ↓［ａ］和角度参数θ↓［ａ］得到Ｐ’点的位置参数Ｘ′↓［ｐ］和Ｙ′↓［ｐ］，依据位置参数Ｘ′↓［ｐ］和Ｙ′↓［ｐ］控制铰接臂动作。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周翔，陈安涛，邓秋连，
申请(专利权)人：三一重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。