[发明专利]一种有偏置七轴机器人实时逆解算法

说明书

本发明提供一种有偏置七轴机器人实时逆解算法，包括：基于有偏置七轴机器人，对应建立一个满足piper准则的虚拟六轴机器人；重建虚拟六轴机器人的D‑H参数模型；对于给定的和有偏置七轴机器人的每一个探测点θ_7‑predict，计算出将代入虚拟六轴机器人中计算运动学逆解，求解出虚拟六轴机器人的关节角θ_6‑result；计算abs(θ_7‑predict‑θ_6‑result)，将所有abs(θ_7‑predict‑θ_6‑result)中的最小值对应的θ_7‑predict为目标θ_7‑predict，基于目标θ_7‑predict，采用数值迭代方法，确定有偏置七轴机器人的一组最优关节角。

技术领域

本发明涉及机器人领域，更具体地，涉及一种有偏置七轴机器人实时逆解算法。

背景技术

工业机器人在喷涂、码垛、冲压、焊接、上下料等工作中的应用愈发广泛，七轴机器人是在传统的六轴工业机器人上增加一个旋转轴，相较于六轴机器人，其具有更好的灵活性和避障能力。有偏置机器人的定义是机器人末端三关节轴线不交于一点，机器人末端连杆的偏置可以增加机器人的工作空间、减少奇异点，但代价是使逆运动学算法变得复杂。

七轴机器人的逆运动学算法取决于其构型，其按照构型主要可以分为存在末端偏置和不存在末端偏置的两类机器人，两者分别对应一类机器人逆解算法，如无偏的七轴机器人可以采用“几何法+解析法”、“固定关节角法”等，而有偏的机器人可以采用“纯数值解法”、“同构型拟合法等”，这些求解算法都比较复杂。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的有偏置的机器人的逆解算法复杂的问题，提供一种有偏置七轴机器人实时逆解算法，通过为有偏置七轴机器人对应建立一个满足piper准则的虚拟六轴机器人，基于虚拟六轴机器人的运动学逆解，以及结合探测拟合法，解决了有偏七轴机器人的实时逆运动学运算问题，该方法包括：

基于有偏置七轴机器人，对应建立一个满足piper准则的虚拟六轴机器人；

将虚拟六轴机器人的第三轴设为臂型角ω，重建虚拟六轴机器人的D-H参数模型，以及建立七轴有偏置机器人与虚拟六轴机器人的关节对应关系；

对于给定的和有偏置七轴机器人的一个探测点θ_7-predict，计算出将代入虚拟六轴机器人中计算运动学逆解，求解出虚拟六轴机器人的一组关节角[θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，θ_6-result]；

计算abs(θ_7-predict-θ_6-result)，其中，abs表示绝对值；

对于每一个探测点θ_7-predict，均计算对应的abs(θ_7-predict-θ_6-result)，确定所有abs(θ_7-predict-θ_6-result)中的最小值对应的θ_7-predict为目标θ_7-predict；

基于目标θ_7-predict，采用数值迭代方法，确定有偏置七轴机器人的一组最优关节角。

本发明提供的一种有偏置七轴机器人实时逆解算法，由于有偏置七轴机器人的逆运动学算法非常复杂，为有偏置七轴机器人对应建立一个满足piper准则的虚拟六轴机器人，基于虚拟六轴机器人的运动学逆解，以及结合探测拟合法，确定最优的θ₇预测值，基于最优的θ₇预测值，确定有偏置七轴机器人的一组最优关节角，此种算法具有实时性高、收敛性好、能处理多解问题等优点，适用于工业场景。