[发明专利]一种模块化机械臂的快速通用运动学建模方法

摘要

本发明实施例提供了一种模块化机械臂的快速通用运动学建模方法，包括：依据模块化机械臂组件的结构尺寸，获得所需机械臂组件节点参数值；依据模块化机械臂装配构型，获得机械臂搭建参数值；依据机械臂组件节点参数值及搭建参数值，利用通用建模方法，获得机械臂运动学坐标系转换矩阵，完成运动学建模。根据本发明实施例提供的技术方案，以实现模块化机械臂的快速通用运动学建模。

主权项

1.一种模块化机械臂的快速通用运动学建模方法，其特征在于，所述方法包括：依据模块化机械臂组件的结构尺寸，获得所需机械臂组件节点参数值；依据模块化机械臂装配构型，获得机械臂搭建参数值；依据机械臂组件节点参数值及搭建参数值，利用通用建模方法，获得机械臂运动学坐标系转换矩阵，完成运动学建模；其中，所述通用建模方法包括：若为基座节点，运动学坐标系转换矩阵T_k计算如下：T_k＝Tran(x,y,z)·Rot(α,β,γ)其中，T_k用于记录存在相对运动关系的两个坐标系间的初始运动学坐标系转换矩阵；Tran(x,y,z)表示坐标系分别沿x、y、z轴方向移动x、y、z米；Rot(α,β,γ)表示按照欧拉角方式进行姿态变换；若为转动关节节点或者移动关节节点，关节节点的单元一的安装矩阵T_a计算如下式所示：其中，代表所在机械臂上一单元的安装矩阵；表示上一单元输出端口相对于基系的变换矩阵；表示本单元输入端口相对于上一单元输出端口的变换矩阵；表示表示本单元基系相对于输入端口的变换矩阵；而转动关节节点或者移动关节节点的单元二的安装矩阵T_a计算如下式所示：T_a＝E(4,4)其中，E(4,4)表示单位阵；由于该节点为带有运动副的节点，因此单元二需要记录运动学坐标系转换矩阵，即其基系相对于上一运动学坐标系的转换矩阵，则T_k矩阵计算如下式：其中，代表所在机械臂上一单元的安装矩阵；表示上一单元输出端口相对于基系的变换矩阵；表示本单元输入端口相对于上一单元输出端口的变换矩阵；表示表示本单元基系相对于输入端口的变换矩阵；若为连接件节点，其安装矩阵T_a计算如下：其中，代表所在机械臂上一单元的安装矩阵；表示上一单元输出端口相对于基系的变换矩阵；表示本单元输入端口相对于上一单元输出端口的变换矩阵；表示表示本单元基系相对于输入端口的变换矩阵；若为末端执行器节点，其安装矩阵T_a计算如下其中，代表所在机械臂上一单元的安装矩阵；表示上一单元输出端口相对于基系的变换矩阵；表示本单元输入端口相对于上一单元输出端口的变换矩阵；表示表示本单元基系相对于输入端口的变换矩阵；则根据运动学坐标系转换矩阵T_k，完成机械臂运动学建模。