[发明专利]一种八轴多功能机械臂的逆解工程及其碰撞检测算法

说明书

本发明公开了一种八轴多功能机械臂的逆解工程及其碰撞检测算法，包括位置精度逆解算法、方位角逆解算法、碰撞检测算法三个部分。方位角逆解算法根据目标姿态Z轴方向向量及空间位置坐标求解第七关节空间位置坐标，以及验证位置精度逆解算法得到的前段关节逆解，并求解出满足末端目标姿态的后段关节逆解。位置精度逆解算法通过关节之间的约束，简化逆解求解过程。碰撞检测算法通过简化多功能机械臂的特殊工作空间，提高逆解工程的运算效率，该算法嵌入到位置精度逆解算法，验证前段六个关节的空间合理性，以及全关节逆解的空间合理性。本发明降低了八轴机械臂逆解工程的运算量，提高了运算效率，提高了逆解空间合理性的验证效率。

技术领域

本发明涉及机械臂运动算法领域，具体是一种八轴多功能机械臂的逆解工程及其碰撞检测算法。

背景技术

在中国热核聚变反应堆工程的常规维护中，八轴多功能机械臂扮演着重要的角色，承担着装置维护的重大责任。为了争取到更多的聚变反应实验时间，需要尽可能快的以及尽可能好的完成日常维护作业。多功能机械臂的末端搭载着末端执行器，是反应堆维护工作的直接操作者。为了保证维护过程中的精度控制，需要多功能机械臂保证一个精确地末端定位精度，为末端执行器提供一个精确定位的支撑平台。

八轴机械臂的运动学逆解是一个计算量大且复杂的过程，需要根据实际运动情况进行简化及解的筛选。通过简化和筛选才能尽快的得到符合空间要求及机械臂构型的运动学逆解。

发明内容

本发明的目的是提供一种逆解工程及其碰撞检测算法，尤其是涉及一种八轴多功能机械臂的逆解工程及其碰撞检测算法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种八轴多功能机械臂的逆解工程及其碰撞检测算法，其特征在于：包括方位角逆解算法、位置精度逆解算法、碰撞检测算法，其中：

(1)、方位角逆解算法其过程如下：

(1.1)、目标姿态位置矩阵T_END由姿态矩阵R_END和位置矢量P_END组成，其中R_IND＝[x_END y_END z_END]，则第七关节空间位置坐标 P_V＝P_END-(d_V+d_g)*z_END；

其中，px、py、pz、指该点在空间中的三维坐标；d7、d8是建立D-H坐标系过程中产生的对应的参数，根据机器人关节坐标系的建立得出，d1-d8参数表如表1所示：

表1 D-H坐标系过程中d1-d8参数

(1.2)、将第七关节空间位置坐标P₇导入位置精度逆解算法，可以求出前段关节逆解Pos_1To5＝[d₁ θ₂ θ₃ θ₄ θ₅]，通过碰撞检测算法验证前段关节逆解的可行性，得到满足要求的前段关节逆解 Pos_1To5；其中d1建立D-H坐标系过程中产生的对应的参数；θ2-θ5 表示的是八轴多功能机械臂中第二-第五关节的转动变量，这些编号对应的是关节坐标系的下标，转动方向为绕着各个坐标系的Z轴转动；