[发明专利]平面3R操作臂逆运动学实现方法

说明书

本发明涉及平面3R操作臂逆运动学实现方法，其特征在于，给定大臂、小臂、工装的长度l₁、l₂、l₃和目标点D的位置以及工装在目标点的姿态α，求肩关节O1、肘关节A和腕关节O2的角度θ₁、θ₂、θ₃。在计算肘关节A的坐标和转角θ₂时候，归结为圆O1与圆O2相交的问题，采用代数法与几何法相结合、静动坐标系相互转换的方法，在无需判断增根的情况下能够快速计算A点坐标。采用本发明的方法，计算机控制程序代码少，计算量少，运行速度快。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及到平面3R操作臂逆运动学实现方法。

背景技术

随着工业机器人应用的普及，平面3R操作臂作为最简单的机器人机构应用越来越广泛。平面3R操作臂逆运动学控制的问题归结为两个相交圆求交点的问题，最直接的方法是根据两圆的方程式组成二元二次方程组，化简为一元二次方程，求出两个解后根据实际情况去掉增根保留一组解；另外一种方法是两圆方程式相减得到相交点所在直线方程，与其中一圆方程联立控制，最终化简为一元二次方程，求出两个解后根据实际情况去掉增根保留一组解。这两种方法的都存在判断、去掉增根的问题，增加了计算量，降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的在于克服以上两种方法的不足之处，使用代数法与几何法相结合的方法，可以快捷方便的一次性求出所需要的交点，计算出肩关节、肘关节、腕关节的转角。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

平面3R操作臂逆运动学实现方法，其特征在于：给定大臂1、小臂2、工装3的长度l₁、l₂、l₃和目标点D的位置以及工装3在目标点的姿态α，求肩关节O1、肘关节A和腕关节O2的角度θ₁、θ₂、θ₃，具体计算方法包括以下步骤：

步骤1：计算腕关节O2的坐标和转角θ₃，在图1中目标点D的坐标(x_D，y_D)和工装3在目标点D的姿态α是给定的，可以确定腕关节O2的坐标(x_O2，y_O2)=( x_D +l₃cosα， y_D +l₃sinα)，腕关节转角θ₃=α+π；