[发明专利]一种五轴机器人姿态逆解方法及相关设备

说明书

本申请实施例公开了一种五轴机器人姿态逆解方法，用于解决五轴机器人的逆解问题。本申请实施例方法包括：对所述五轴机器人的各个机械轴进行迪纳维特‑哈坦伯格DH建模，获取各个机械轴的DH参数；基于所述各个机械轴的DH参数构建所述各个机械轴之间的坐标变换矩阵；联立所述各个机械轴之间的坐标变换矩阵计算得出从基准点至第五机械轴的第一坐标变换矩阵；基于所述第五机械轴的姿态及位置获得所述第五机械轴节点相对于所述基准点的第二坐标变换矩阵；联立所述第一坐标变换矩阵及所述第二坐标变换矩阵计算获得所述各个机械轴节点的DH参数的实际值。通过上述方式获得了五轴机器人的姿态，完成对五轴机器人的逆解过程。

技术领域

本申请实施例涉及设备控制领域，尤其涉及一种五轴机器人姿态逆解方法及相关设备

背景技术

近年来，对于工业机器人的研究逐渐被人们所重视，由多个机械轴组成的机械臂机器人在工业生产和技术研究领域应用广泛，而机械臂机器人的逆解问题是机械轴控制过程中所需克服的重要问题，机械轴逆解问题是将机器人的末端机械轴的笛卡尔坐标系位置映射到基准点坐标系中的一种求解问题，其中由于机器人的机械轴数量及姿态不同，导致映射关系较为复杂。对于机械轴逆解问题的传统接发主要分为数值法和解析法。数值法，即移动各轴，不断迭代向目标位姿靠近，最终确定能够和末端目标位姿重合的各个轴角度值；解析法，即通过已知的末端机械轴的位置与姿态反向求解各个机械轴的角度值。本发明提出的方法属于解析法，通过建立机械轴的DH模型反向求解各轴角度。

现有的通用工业操作轴一般由6个机械轴组成，因此现有的逆解问题研究通常是针对该类型操作轴展开，对于只有5个机械轴的工业机器人的相关研究较少。

发明内容

本申请实施例第一方面提供了一种一种五轴机器人姿态逆解方法，所述五轴机器人包括第一机械轴、第二机械轴、第三机械轴、第四机械轴和第五机械轴，所述第一机械轴设置在基准点处，所述第一机械轴、第二机械轴、第三机械轴、第四机械轴和第五机械轴依次相互连接，包括：

对所述五轴机器人的各个机械轴进行迪纳维特-哈坦伯格DH建模，获取各个机械轴的DH参数；

基于所述各个机械轴的DH参数构建所述各个机械轴之间的坐标变换矩阵；

联立所述各个机械轴之间的坐标变换矩阵计算得出从基准点至第五机械轴的第一坐标变换矩阵；

基于所述第五机械轴的姿态及位置获得所述第五机械轴节点相对于所述基准点的第二坐标变换矩阵；

联立所述第一坐标变换矩阵及所述第二坐标变换矩阵计算获得所述各个机械轴节点的DH参数的实际值。

基于本申请实施例第一方面所述的五轴机器人姿态逆解方法，可选地，

所述各个机械轴节点的DH参数包括：

第一机械轴节点的DH参数为：连杆扭转α＝0°，连杆长度a＝0，连杆偏移d＝d1，关节转角θ＝q1；

第二机械轴节点的DH参数为：连杆扭转α＝-90°，连杆长度a＝0，连杆偏移d＝0，关节转角θ＝q2；

第三机械轴节点的DH参数为：连杆扭转α＝0°，连杆长度a＝a3，连杆偏移d＝0，关节转角θ＝q3；

第四机械轴节点的DH参数为：连杆扭转α＝0°，连杆长度a＝a4，连杆偏移d＝0，关节转角θ＝q4；

第五机械轴节点的DH参数为：连杆扭转α＝90°，连杆长度a＝0，连杆偏移d＝d5，关节转角θ＝q5，所述d1，a3，a4和d5为常数。

基于本申请实施例第一方面所述的五轴机器人姿态逆解方法，可选地，所述基于所述各个机械轴节点的DH参数构建所述各个机械轴节点之间的坐标变换矩阵，包括：

基于i-1机械轴至i机械轴的坐标变换矩阵，获得各个机械轴之间的坐标变换矩阵；