[发明专利]用于操作机械手的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作机械手，尤其是基于机械手模型的机器人，的方法及装置。

背景技术

机械手模型描述了机械手的关节坐标q与固定机械手的参考坐标系，特别是工具参考系(“工具中心点”TCP)，的诸如位置和/或方向的方位x之间的一般相互关系：

因此，位置矢量x可包括例如TCP在机械手的基础坐标系中的笛卡儿坐标(x，y，z)和欧拉或卡丹角(α，β，γ)或者其DENAVIT-HARTENBERG坐标，关节矢量q包括旋转关节的关节角(q₁，...，q_n)或者曲臂机器人旋转动力的角度位置，线性动力的驱动路径等。

通过解决由机械手模型描述的向后运动，可以确定固定机械手的参考坐标系所期望的设定位置x_s特别是附属关节坐标q_s，随后启动机械手控制装置以通过机械手达到预期位置：

M^-1(x_s)＝q_s                (2)

在单个姿势中，当冗余机械手在dim(q)＞dim(x_s)时，在例如上部或下部肘的多种意义时，或者机械手在无法到达的位置，在附加条件下，例如最佳标准，可用于提供解决方案(2)。

仅仅通过理论运动学参数，特别是理论肢体长度，轴位移等确定的理想运动学的机械手模型，仅仅描述了绝对刚度的，无公差的精确机械手。然而在实际机械手中，位置还取决于其他的参数p，特别是肢体、关节和传动机构的刚度、质量以及重心位置、传动活动：

DE19826395A1提出了位置准确的机械手模型。其中介于抓取第一位置x_ist和理论位置x_M之间的偏移由模型确定，并且适应模型参数，从而最小化偏移：

可以校正位置精确的机械手模型。根据位置精确的机械手模型，可以将附属关节坐标q_s确定成设定位置x_s，实际机械手在模型精度和调节精度框架内准确地向所期望的预期位置x_s运动。

至今这些参数仅仅通过确定的机械手的移动的有效载荷(通常为标准载荷或者额定载荷)确定。然而特别是非线性导致具有对于确定的额定载荷为最佳化参数定律的机械手模型在偏移额定载荷时不精确，从而机械手不能以所期望的精确度启动所期望的位置。

EP1464453A2提出，用通过质量m_i和重心位置r_m，i标记的各个有效载荷m_i＝(m_i，r_m，i)，各个预期位置x_s，j估量修正矢量T(m_i，x_s，j)。根据理想运动学模型的理论位置x_kM和抓取的第一位置x_ist之间的所述偏移描述成：

T_i，j(m_i，x_ist，j)＝x_kM-x_ist              (5)

其中对所储存的应由额定载荷m启动的预期轨迹的预期位置x_s，分别外加修正矢量，使得所存储的预期位置和移动的有效载荷最接近，从而近似地补偿理想运动学模型和实际机械手之间的偏移。

不利的是，当修正矢量和根据关节坐标确定的可称作基本模型之间变换时，存在不连续性。然而，工作室的充分精细离散化需要达到具有不同有效载荷的大量的不同位置和方向：例如有效载荷通过四个参数，即其质量m、重心的笛卡儿坐标分量x_m，y_m，z_m，描述，其方向通过三个坐标，例如TCP的卡丹角(α，β，γ)描述，其位置通过另外三个坐标(x，y，z)描述，并且分别以n值离散，所以