[发明专利]基于不满足Pieper准则的六自由度串联机器人的控制方法

说明书

本发明公开了基于不满足Pieper准则的六自由度串联机器人的控制方法，属于机器人运动控制方法技术领域。现有技术的六自由度串联机器人的运动控制方法，仅适用于满足Pieper准则的六自由度串联机器人，对不满足Pieper准则六自由度串联机器人的控制精度不高，控制过程繁琐。本发明提出一种新的建立在相同关节坐标系的解析控制方法，在对六自由度串联机器人建立坐标系时，所有的关节坐标系均与机器人基坐标系坐标方向一致，并采用“标定法”和“转换法”的方式来对不满足Pieper准则的六自由度串联机器人进行处理，控制过程简单有序，能够有效减少计算量，并且适用于不满足Pieper准则的六自由度串联机器人，控制精度高。

技术领域

本发明涉及基于不满足Pieper准则的六自由度串联机器人的控制方法，属于机器人运动控制方法技术领域。

背景技术

常规的机器人运动学求解方法主要有3种：DH参数法、几何法和解析法。DH参数法是一种广泛应用的方法，它对关节坐标系的建立要求非常苛刻，必须按照指定的原则执行，而且繁琐的矩阵运算，不利于体现算法的实时性。几何法一般求解较困难，通用性不好，只适用于自由度较少的机械机构。常规的解析法适合结构简单、易于分析的机器人，但运算过程中往往会出现反正弦和反余弦的求解，这样机器人逆运动学计算时就会出现多解。

但是，传统的解析控制方法只适用于满足Pieper准则的六自由度串联机器人即其用来控制机器人末端姿态的最后三个关节的关节轴线相交于一点。如果这三个关节的关节轴线不是相交于一点的话，那么它们之间就一定存在某一个位置上的相对偏置。并且，这个偏置的位姿状态还会随着最后三个关节的运动状态变化而改变。由于该偏置长度的位置状态具有一定的不确定性，而且其对机器人末端的位姿状态也有着显著的影响。所以，我们无法通过常规的解析控制方法来对这种不满足Pieper准则的六自由度串联机器人进行运动控制，导致对该类型的机器人控制过程繁琐，计算量大，控制精度不高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能够准确控制不满足Pieper准则的六自由度串联机器人运动的控制过程简单，计算量少的机器人的控制方法。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

基于不满足Pieper准则的六自由度串联机器人的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：将不满足Pieper准则的六自由度串联机器人进行同等变化，使其变换到满足Pieper准则的六自由度串联机器人模型上；步骤二：在对所述六自由度串联机器人进行正运动学分析的时候，预留出偏置的矢量方向参数；步骤三：根据之前求得的偏置的矢量方向参数，对所述六自由度串联机器人进行坐标变化，将其变换到满足Pieper准则的六自由度串联机器人；步骤四：基于解析法对其进行逆运动学分析和计算；步骤五：对所述六自由度串联机器人在进行逆运动学分析过程中存在的问题进行相关补充和说明；步骤六：把求解出的运动参数，发到运动控制卡，对不满足Pieper准则六自由度串联机器人进行控制。本发明提出一种新的建立在相同关节坐标系的解析控制方法，控制过程简单有序，能够有效减少计算量，并且适用于不满足Pieper准则的六自由度串联机器人，控制精度高。

作为优选技术措施，步骤一：将所述六自由度串联机器人进行同等变化，使其变换成满足Pieper准则的六自由度串联机器人模型。

虽然该类型串联机器人不满足Pieper准则，但经过相应变形之后，依然能够通过DH参数模型计算，将六轴串联机械机器人的末端执行臂进行了一定程度上的变换，使得末端最后三个转动关节轴线的延长线相交于一点。

作为优选技术措施，步骤二：在对该类型六自由度串联机器人进行正运动学分析的时候，预留出偏置的矢量方向参数。

机器人正运动学分析就是已知杆件几何参数和关节角矢量，求机器人末端执行器相对于固定参考坐标的位置和姿态。