[发明专利]一种基于3-TPS混联机器人的运动轨迹控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人设计方法，具体涉及一种基于3-TPS混联机器人的运动轨迹控制方法，属于智能产品技术领域。

背景技术

混联机器人是在现代数控技术、机床技术、机器人技术和先进制造技术发展的基础上出现的一种高精度、高速度和高刚度的现代化加工技术装备，具有结构紧凑、承载能力大、刚度大、精度高、工作空间范围广、动态特性好、模块化程度高等特点，因此具有非常广泛的应用前景，现有技术中采用圆弧插补方法对该混联机器人工具编程点的期望运动轨迹进行了离散化处理，建立了运动学逆解模型并求解出各关节的增量，实现了位姿的运动控制，但3-TPS混联机其结构简单，控制却十分复杂，现有的运动控制系统不能满足器控制要求。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明提出了一种基于3-TPS混联机器人的运动轨迹控制方法，适建立混联机器人运动学位置逆解数学模型，在构建基于3-TPS混联机器人数控系统硬件平台基础上，将该机器人的运动学逆解数学模型转换为位置运动控制算法，并在球面上进行了螺旋轨迹实验验证。

（二）技术方案

本发明的基于3-TPS混联机器人的运动轨迹控制方法，包括以下步骤：

第一步：目标轨迹曲线分割，目标轨迹曲线分割的目的是根据运动控制精度的要求，将操作空间运动轨迹平均分割成多段微小曲线段；

第二步：求解分割点坐标，求解分割点坐标的目的是求解出分割点的坐标；

第三步：求解工具位姿，根据3-TPS混联机器人在运动控制过程中对工具位姿的要求，结合目标轨迹曲线各分割点处的坐标，求解出3-TPS混联机器人工具在每一分割点处的位姿；

第四步：求解驱动参数即虚实映射，将第三步中求得的3-TPS混联机器人工具在每一分割点处的位姿带人运动学位置逆解模型中，求解出每一分割点所对应的3TPS混联机器人驱动参数的值，进而求得相邻两分割点所对应的驱动参数增量；

第五步：关节插补，关节插补的目的是使控制器按照事先设定的线性插补运动模式，对第四步中求得的驱动参数增量值进行离散化处理；

第六步：操作空间轨迹，控制器按照运动指令中速度和位置的要求以及在第五步中自动生成的每一插补量，使3-TPS混联机器人驱动轴同时运动完成第四步中所求得的关节增量，使3-TPS混联机器人工具按照操作空间要求的轨迹完成运动。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明的基于3-TPS混联机器人的运动轨迹控制方法，建立混联机器人运动学位置逆解数学模型，在构建基于3-TPS混联机器人数控系统硬件平台基础上，将该机器人的运动学逆解数学模型转换为位置运动控制算法，并在球面上进行了螺旋轨迹实验验证。

具体实施方式

一种基于3-TPS混联机器人的运动轨迹控制方法，包括以下步骤：

第一步：目标轨迹曲线分割，目标轨迹曲线分割的目的是根据运动控制精度的要求，将操作空间运动轨迹平均分割成多段微小曲线段；

第二步：求解分割点坐标，求解分割点坐标的目的是求解出分割点的坐标；

第三步：求解工具位姿，根据3-TPS混联机器人在运动控制过程中对工具位姿的要求，结合目标轨迹曲线各分割点处的坐标，求解出3-TPS混联机器人工具在每一分割点处的位姿；

第四步：求解驱动参数即虚实映射，将第三步中求得的3-TPS混联机器人工具在每一分割点处的位姿带人运动学位置逆解模型中，求解出每一分割点所对应的3TPS混联机器人驱动参数的值，进而求得相邻两分割点所对应的驱动参数增量；

第五步：关节插补，关节插补的目的是使控制器按照事先设定的线性插补运动模式，对第四步中求得的驱动参数增量值进行离散化处理；

第六步：操作空间轨迹，控制器按照运动指令中速度和位置的要求以及在第五步中自动生成的每一插补量，使3-TPS混联机器人驱动轴同时运动完成第四步中所求得的关节增量，使3-TPS混联机器人工具按照操作空间要求的轨迹完成运动。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。