[发明专利]一种用于爆炸物抓取的四轴机械臂控制方法

说明书

本发明公开了一用于爆炸物抓取的四轴机械臂控制方法，属于防爆排爆技术领域，能够从根本上降低设备操作难度，提高爆炸物处置效率。包括如下步骤：根据机械臂的末端初始位置P₁和目标点P₂，对线段P₁P₂进行位置点的平均划分，所划分的位置点以及P₁、P₂组成机械臂的末端轨迹。顺次获取机械臂的末端位置点坐标，均采用逆运动计算流程计算第一肩关节的轴的旋转角度θ₁，第二肩关节的轴的旋转角度θ₂，肘关节的轴的旋转角度θ₃。控制端周期性地发送控制指令，控制指令中包含逆运动计算流程当前所计算的每个末端位置点对应的θ₁，θ₂和θ₃，用于控制机械臂的第一肩关节、第二肩关节和肘关节的轴旋转角度，从而使得四轴机械臂末端由初始位置P₁到达目标点P₂。

技术领域

本发明属于防爆排爆技术领域，具体涉及一种用于爆炸物抓取的四轴机械臂的控制方法。

背景技术

当前爆炸物的远程处置方式主要以排爆机器人为主，随着国内技术的发展，国内外的排爆机器人的技术水平已经趋近。但是无论国内还是国外的排爆机器人，机械臂控制均只提供轴空间的操作方式(与之对应的是本发明提出的基于笛卡尔空间的操作方式)。

如图1所示，所谓轴空间的操作方式指，对于常用的四轴排爆机器人来讲(机器人的一个控制轴也可称为一个关节)，由两个肩关节，一个肘关节，一个腕关节组成，然后通过腕关节连接用于爆炸物抓取的机械夹爪。轴空间的操作方式即分别控制四个关节的张角来完成对于爆炸物的抓取，每个关节张角需要两个方向的操控，同时机械夹爪需要两个方向的控制，总计需要10个方向的控制，即需要10个控制按钮的组合控制来完成一次抓取动作。此种操作方式不仅操作复杂，而且由于是通过操作各轴来完成对于机械夹爪的位姿的操控，所以非常不直观。

因此目前亟需一种操作简单、对机械臂能实现直观操控的机械臂控制方法，从而提高爆炸物处置效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于爆炸物抓取的四轴机械臂控制方法，能够从根本上降低设备操作难度，提高爆炸物处置效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：四轴机械臂包括四个关节，从平台连接端到机械臂末端分别为第一肩关节、第二肩关节、肘关节以及腕关节，其中第一肩关节与平台连接，包括如下步骤：

根据机械臂的末端初始位置P₁和目标点P₂，对线段P₁P₂进行位置点的平均划分，所划分的位置点以及P₁、P₂组成机械臂的末端轨迹。

顺次获取机械臂的末端位置点坐标(px py pz)，均采用逆运动计算流程计算第一肩关节的轴的旋转角度θ₁，第二肩关节的轴的旋转角度θ₂，肘关节的轴的旋转角度θ₃。

控制端周期性地发送控制指令，控制指令中包含逆运动计算流程当前所计算的每个末端位置点对应的θ₁，θ₂和θ₃，用于控制机械臂的第一肩关节、第二肩关节和肘关节的轴旋转角度，从而使得四轴机械臂末端由初始位置P₁到达目标点P₂。

进一步地，逆运动计算流程具体为：

获取机械臂的末端位置点坐标为(px py pz)；θ₁的范围为(-π/2，3π/2)、θ₂的范围为(-π，π/2)，θ₃的范围为(-π，0)；设置第一参数a₂＝0.394、第二参数a₃＝0.44。