CN105856231A - 一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法 - Google Patents
一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,包括:建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系;获取工业机器人对应的G指令文件后,读取工业机器人的目标运动位置;根据该目标运动位置以及工业机器人的几何关系,依次计算工业机器人的六个轴的关节角度;分别将计算出的六个关节角度转化成每个轴对应的运动脉冲数后,发送到工业机器人的驱动器;驱动器根据接收的每个轴对应的运动脉冲数,依次驱动对应的电机带动相应的轴进行运动。本发明基于几何关系,对工业机器人进行运动逆解,从而实现对工业机器人的运动控制,运算速度快,计算效率高且控制效率高,可广泛应用于工业机器人的控制领域中。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人的控制领域,特别是涉及一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法。
背景技术
随着科技的发展,工业机器人在各种生产场所得到了较为广泛的应用,在制造、安装、检测或物流等领域中应用广泛。采用工业机器人替代人工作业,不仅可以提高劳动生产率,还可以达到更高的操作精度,从而提高产品的生产质量,总体上也降低了生产成本。
对工业机器人的控制过程中,经常需要给定一个目标位置,然后进行运动学逆解,计算获得工业机器人的每个关节的运动距离以及运动角度,获得工业机器人的空间位姿。目前中,对工业机器人主要采用的运动学逆解方法包括数值法、代数法和几何法,数值法是利用各种优化算法进行迭代,若选择的优化算法不合适,将会大大地增加计算时间,降低计算效率。代数法最大的缺点是计算过程复杂,由于大部分的计算都是基于矩阵来计算,因此在计算的过程中很容易出现错误,此外,代数法的计算结果受机器人的杆件DH参数影响,若杆件DH参数选择不正确,将无法进行消元,从而导致最后算不出逆解。几何法相比于前面两种算法来说较为简单,整个过程都是基于几何图形计算,较为直观,但是目前技术中关于几何法进行逆解的相关文献资料比较少,尤其对各种不同构型的工业机器人更缺乏相应的逆解资料,因此导致无法有效地对工业机器人进行运动控制。
发明内容
为了解决上述的技术问题,本发明的目的是提供一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,包括以下步骤:
S1、建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系;
S2、获取工业机器人对应的G指令文件后,读取工业机器人的目标运动位置;
S3、根据该目标运动位置以及工业机器人的几何关系,依次计算工业机器人的六个轴的关节角度;
S4、分别将计算出的六个关节角度转化成每个轴对应的运动脉冲数后,发送到工业机器人的驱动器;
S5、驱动器根据接收的每个轴对应的运动脉冲数,依次驱动对应的电机带动相应的轴进行运动。
进一步,所述步骤S1,其具体为:
建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系,设七根杆件的长度分别为L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7,六个轴的关节角度分别为θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6。
进一步,所述工业机器人的前五个杆件的杆件坐标系共面,且该五个杆件所在的平面为工业机器人的工作平面。
进一步,所述步骤S2中所述工业机器人的目标运动位置包括工业机器人的姿态和工业机器人的位置矢量。
进一步,所述步骤S3,包括:
S31、获取目标运动位置的姿态作为工业机器人的腕关节点的姿态[n o a],同时获取目标运动位置的位置矢量作为工业机器人的腕关节点的坐标(Px,Py,Pz),其中,n、o和a分别表示腕关节点的法向矢量、方位矢量和接近矢量,且n=o×a,Px、Py和Pz分别表示腕关节点的X轴、Y轴和Z轴坐标值;
S32、根据工业机器人的几何关系,采用下式,计算工业机器人的关节角度θ1、θ2、θ3:
上式中,Lcf、Lcg、Ldf满足下式:
S32、判断工业机器人的第四个轴与第六个轴是否共线,若是,则执行步骤S33后结束,反之,直接执行步骤S34;
S33、根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ4、θ5、θ6:
上式中,Normal表示工业机器人的前五个杆件所在的工作平面的法向矢量,且Normal=Vector(sinθ1,-cosθ1,0);
S34、根据连杆变换公式构建代表工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数:
上式中,0Z5'表示工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数,分别表示工业机器人的坐标系之间的变换矩阵;
S35、将下式的条件因子代入目标函数的表达式中求解目标函数值,进而将求解获得的目标函数值与第六轴的目标值相等时的条件因子作为关节角度θ4、θ5的最优解:
上式中,0Z5'和0Z5”分别表示工业机器人的第五轴的两个可能的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,0Z6表示工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向;
S36、根据关节角度θ4和θ5的最优解,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新后,根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)
上式中,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量。
进一步,所述步骤S36,包括:
S361、根据关节角度θ4和θ5的最优解,求解下式:
上式中,0X6表示工业机器人的第六轴的X轴转轴方向,0Y6表示工业机器人的第六轴的Y轴转轴方向,0Z5表示工业机器人的第五轴的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,T表示工业机器人的变换矩阵;
S362、构造如下两个旋转矩阵:
S363、根据构建的旋转矩阵,计算工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向和Y轴转轴方向:
上式中,0X'6表示工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向,0Y6'表示工业机器人的旋转后的第六轴的Y轴转轴方向;
S364、根据下式,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新:
上式中,n'表示更新后的腕关节点的法向矢量,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量;
S365、根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)。
本发明的有益效果是:本发明的一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,包括:建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系;获取工业机器人对应的G指令文件后,读取工业机器人的目标运动位置;根据该目标运动位置以及工业机器人的几何关系,依次计算工业机器人的六个轴的关节角度;分别将计算出的六个关节角度转化成每个轴对应的运动脉冲数后,发送到工业机器人的驱动器;驱动器根据接收的每个轴对应的运动脉冲数,依次驱动对应的电机带动相应的轴进行运动。本方法基于几何关系,对工业机器人进行运动逆解,从而实现对工业机器人的运动控制,运算速度快,计算效率高且控制效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法建立的工业机器人的连杆坐标系的示意图;
图2是本发明的具体实施例中工业机器人的第六轴的关节角度与腕关节的法向矢量之间的第一位置关系示意图;
图3是本发明的具体实施例中工业机器人的第六轴的关节角度与腕关节的法向矢量之间的第二位置关系示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,包括以下步骤:
S1、建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系;
S2、获取工业机器人对应的G指令文件后,读取工业机器人的目标运动位置;
S3、根据该目标运动位置以及工业机器人的几何关系,依次计算工业机器人的六个轴的关节角度;
S4、分别将计算出的六个关节角度转化成每个轴对应的运动脉冲数后,发送到工业机器人的驱动器;
S5、驱动器根据接收的每个轴对应的运动脉冲数,依次驱动对应的电机带动相应的轴进行运动。
进一步作为优选的实施方式,所述步骤S1,其具体为:
如图1所示,建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系,设七根杆件的长度分别为L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7,六个轴的关节角度分别为θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6,图1中,L6和L7重合。
进一步作为优选的实施方式,所述工业机器人的前五个杆件的杆件坐标系共面,且该五个杆件所在的平面为工业机器人的工作平面。
进一步作为优选的实施方式,所述步骤S2中所述工业机器人的目标运动位置包括工业机器人的姿态和工业机器人的位置矢量。
进一步作为优选的实施方式,所述步骤S3,包括:
S31、获取目标运动位置的姿态作为工业机器人的腕关节点的姿态[n o a],同时获取目标运动位置的位置矢量作为工业机器人的腕关节点的坐标(Px,Py,Pz),其中,n、o和a分别表示腕关节点的法向矢量、方位矢量和接近矢量,且n=o×a,Px、Py和Pz分别表示腕关节点的X轴、Y轴和Z轴坐标值;
S32、根据工业机器人的几何关系,采用下式,计算工业机器人的关节角度θ1、θ2、θ3:
上式中,Lcf、Lcg、Ldf满足下式:
S32、判断工业机器人的第四个轴与第六个轴是否共线,若是,则执行步骤S33后结束,反之,直接执行步骤S34;
S33、根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ4、θ5、θ6:
上式中,Normal表示工业机器人的前五个杆件所在的工作平面的法向矢量,且Normal=Vector(sinθ1,-cosθ1,0);
S34、根据连杆变换公式构建代表工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数:
上式中,0Z5'表示工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数,分别表示工业机器人的坐标系之间的变换矩阵;
S35、将下式的条件因子代入目标函数的表达式中求解目标函数值,进而将求解获得的目标函数值与第六轴的目标值相等时的条件因子作为关节角度θ4、θ5的最优解:
上式中,0Z5'和0Z5”分别表示工业机器人的第五轴的两个可能的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,0Z6表示工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向;
S36、根据关节角度θ4和θ5的最优解,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新后,根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)
上式中,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量。
进一步作为优选的实施方式,所述步骤S36,包括:
S361、根据关节角度θ4和θ5的最优解,求解下式:
上式中,0X6表示工业机器人的第六轴的X轴转轴方向,0Y6表示工业机器人的第六轴的Y轴转轴方向,0Z5表示工业机器人的第五轴的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,T表示工业机器人的变换矩阵;
S362、构造如下两个旋转矩阵:
S363、根据构建的旋转矩阵,计算工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向和Y轴转轴方向:
上式中,0X'6表示工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向,0Y6'表示工业机器人的旋转后的第六轴的Y轴转轴方向;
S364、根据下式,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新:
上式中,n'表示更新后的腕关节点的法向矢量,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量;
S365、根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)。
以下结合具体实施例对本发明做详细说明。
一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,包括以下步骤:
S1、建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系,具体为:如图1所示,建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系,设七根杆件的长度分别为L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7,六个轴的关节角度分别为θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6,而且工业机器人的前五个杆件的杆件坐标系共面,且该五个杆件所在的平面abcdefgh为工业机器人的工作平面。工业机器人的七根杆件的杆件坐标系分别为第0个坐标系、第1个坐标系、第2个坐标系、第3个坐标系、第4个坐标系、第5个坐标系和第6个坐标系。
S2、获取工业机器人对应的G指令文件后,读取工业机器人的目标运动位置;对工业机器人进行控制时,用户通过离线编程软件进行归集规划,最后输出对应的G指令文件,本发明获取该G指令文件后,按照G指令文件的规则进行读取,从而获得工业机器人的目标运动位置,包括姿态[n o a]和位置矢量(Px,Py,Pz),该姿态即为工业机器人的腕关节点的姿态,位置矢量为工业机器人的腕关节点的坐标;
S3、根据该目标运动位置以及工业机器人的几何关系,依次计算工业机器人的六个轴的关节角度,根据前面的描述,工业机器人的前五个杆件的长度L1、L2、L3、L4、L5是已知的,前五个杆件位于工作平面abcdefgh上,工业机器人的腕关节点的坐标也是已知的,因此可以根据几何关系求解六个轴的关节角度,具体的,步骤S3包括步骤S31~S36:
S31、获取目标运动位置的姿态作为工业机器人的腕关节点的姿态[n o a],同时获取目标运动位置的位置矢量作为工业机器人的腕关节点的坐标(Px,Py,Pz),其中,n、o和a分别表示腕关节点的法向矢量、方位矢量和接近矢量,且n=o×a,Px、Py和Pz分别表示腕关节点的X轴、Y轴和Z轴坐标值;
S32、根据工业机器人的几何关系,采用下式,计算工业机器人的关节角度θ1、θ2、θ3:
上式中,arctan2为单值函数,Lcf、Lcg、Ldf满足下式:
下面结合图1简单说明关节角度θ1、θ2、θ3的计算原理:
由图1可知,其中arctan2为单值函数,另外,根据图1的几何关系,可以计算出:
Lfg=Lfh-Lgh=Lfh-L1=Pz-L1
在直角三角形fcg中,满足:
在直角三角型def中,满足:
在三角形cdf中,根据余弦定理可获得:
以及
联合上面几个表达式可获得θ2=∠fcg+∠dcf,即
而在直角三角形def中,满足:
由此获得:
∠idf=180°-∠edf
在三角形cdf中,根据余弦定理获得:
联合上述几个公式可获得θ3=∠cdi=∠cdf-∠idf,即
S32、判断工业机器人的第四个轴与第六个轴是否共线,若是,则执行步骤S33后结束,反之,直接执行步骤S34;
S33、工业机器人的第四个轴与第六个轴共线时,根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ4、θ5、θ6:
上式中,Normal表示工业机器人的前五个杆件所在的工作平面的法向矢量,且Normal=Vector(sinθ1,-cosθ1,0);关节角度θ6为腕关节点的方位矢量和工作平面的法向矢量之间的夹角,符号由为腕关节点的法向矢量和工作平面的法向矢量之间的夹角Angle(n,Normal)决定,当Angle(n,Normal)大于或等于90度时候,θ6≤0,如图3所示;当Angle(n,Normal)小于90度时候,θ6>0,如图2所示。
S34、工业机器人的第四个轴与第六个轴不共线时,根据连杆变换公式构建代表工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数:
上式中,0Z5'表示工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数,分别表示工业机器人的坐标系之间的变换矩阵,表示由第1个坐标系转换到第0个坐标系的矩阵,以此类推;
S35、将下式的条件因子代入目标函数的表达式中求解目标函数值,进而将求解获得的目标函数值与第六轴的目标值相等时的条件因子作为关节角度θ4、θ5的最优解:
上式中,0Z5'和0Z5”分别表示工业机器人的第五轴的两个可能的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,0Z6表示工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向;
S36、根据关节角度θ4和θ5的最优解,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新后,根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)
上式中,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量。
详细的,步骤S36包括步骤S361~S365:
S361、根据关节角度θ4和θ5的最优解,求解下式:
上式中,0X6表示工业机器人的第六轴的X轴转轴方向,0Y6表示工业机器人的第六轴的Y轴转轴方向,0Z5表示工业机器人的第五轴的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,T表示工业机器人的变换矩阵;
S362、构造如下两个旋转矩阵:
S363、根据构建的旋转矩阵,计算工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向和Y轴转轴方向:
上式中,0X'6表示工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向,0Y6'表示工业机器人的旋转后的第六轴的Y轴转轴方向;
S364、根据下式,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新:
上式中,n'表示更新后的腕关节点的法向矢量,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量;
S365、根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)。
以下简单描述步骤S34~S36的计算原理:
首先,根据连杆变换公式可获得:
上式中,表示由第i个坐标系转换到第i-1个坐标系的矩阵,c表示三角函数cos,s表示三角函数sin,θi表示工业机器人的第i个关节角度,i=1,2,3,4,5,6,αi-1表示连杆转角,ai-1表示连杆长度;
Z4表示第4个坐标系中Z轴方向的方向向量,结合上述连杆变换公式,可得:
又因为a与0Z6相同,所以关节角度θ5为0Z4和0Z6的夹角,即:
θ5=Angle(0Z4,0Z6),θ5的方向待定
因为关节角度θ4为工作平面的法向矢量Normal与0Z5反方向的夹角,即θ4=Angle(Normal,-0Z5),方向待定;
因为0Z5为0Z4与0Z6叉乘的方向,所以0Z5有两个可能的方向:
0Z5'=0Z4×0Z6或0Z5"=0Z6×0Z4
根据变化最小原则确定θ4的值,即
θ4=min(Angle(Normal,-0Z5'),Angle(Normal,-0Z5"))方向待定
因此,关节角度θ4和θ5的方向有以下四种组合方式:
(1)θ4为正,θ5为正;
(2)θ4为正,θ5为负;
(3)θ4为负,θ5为正;
(4)θ4为负,θ5为负;
根据连杆变换公式构建代表工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数:
将关节角度θ4和θ5的公式以及四种方向情况依次代入目标函数的表达式中求解目标函数值,进而将求解获得的目标函数值0Z'6与第六轴的目标值0Z6相等时的条件因子作为关节角度θ4、θ5的最优解。
接着,根据关节角度θ4和θ5的最优解,求解下式:
上式中,0X6表示工业机器人的第六轴的X轴转轴方向,0Y6表示工业机器人的第六轴的Y轴转轴方向,0Z5表示工业机器人的第五轴的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,T表示工业机器人的变换矩阵;
然后保持工业机器人的腕关节姿态不变,依次将关节角度θ4和θ5转回0角度位置,计算出旋转后的第六轴的X轴转轴方向和Y轴转轴方向,过程如下:
构造如下两个旋转矩阵:
然后进行旋转计算:
上式中,0X'6表示工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向,0Y6'表示工业机器人的旋转后的第六轴的Y轴转轴方向;
进而根据下式,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新:
上式中,n'表示更新后的腕关节点的法向矢量,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量;
最后,根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)。
关节角度θ6符号由为更新后的腕关节点的法向矢量n'和工作平面的法向矢量Normal之间的夹角Angle(n',Normal)决定,当Angle(n',Normal)大于或等于90度时候,θ6≤0,当Angle(n',Normal)小于90度时候,θ6>0,与步骤S33中类似。
S4、分别将计算出的六个关节角度转化成每个轴对应的运动脉冲数后,发送到工业机器人的驱动器;计算出工业机器人的六个轴的关节角度后,采用现有技术的控制方法将这六个关节角度转化成每个轴对应的运动脉冲数,发送到驱动器进行运动控制。
S5、驱动器根据接收的每个轴对应的运动脉冲数,依次驱动对应的电机带动相应的轴进行运动。
本发明基于几何关系,结合几何空间向量和矩阵来对工业机器人进行运动逆解,从而对工业机器人进行运动控制,采用的计算公式简单明了,运算速度快,计算效率高,可以迅速地对工业机器人进行运动逆解,从而实现运动控制。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系;
S2、获取工业机器人对应的G指令文件后,读取工业机器人的目标运动位置;
S3、根据该目标运动位置以及工业机器人的几何关系,依次计算工业机器人的六个轴的关节角度;
S4、分别将计算出的六个关节角度转化成每个轴对应的运动脉冲数后,发送到工业机器人的驱动器;
S5、驱动器根据接收的每个轴对应的运动脉冲数,依次驱动对应的电机带动相应的轴进行运动。
2.根据权利要求1所述的一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,其特征在于,所述步骤S1,其具体为:
建立工业机器人的连杆坐标系,获得工业机器人的七根杆件和六个轴之间的几何关系,设七根杆件的长度分别为L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7,六个轴的关节角度分别为θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6。
3.根据权利要求2所述的一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,其特征在于,所述工业机器人的前五个杆件的杆件坐标系共面,且该五个杆件所在的平面为工业机器人的工作平面。
4.根据权利要求1所述的一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,其特征在于,所述步骤S2中所述工业机器人的目标运动位置包括工业机器人的姿态和工业机器人的位置矢量。
5.根据权利要求2所述的一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,其特征在于,所述步骤S3,包括:
S31、获取目标运动位置的姿态作为工业机器人的腕关节点的姿态[n o a],同时获取目标运动位置的位置矢量作为工业机器人的腕关节点的坐标(Px,Py,Pz),其中,n、o和a分别表示腕关节点的法向矢量、方位矢量和接近矢量,且n=o×a,Px、Py和Pz分别表示腕关节点的X轴、Y轴和Z轴坐标值;
S32、根据工业机器人的几何关系,采用下式,计算工业机器人的关节角度θ1、θ2、θ3:
上式中,Lcf、Lcg、Ldf满足下式:
S32、判断工业机器人的第四个轴与第六个轴是否共线,若是,则执行步骤S33后结束,反之,直接执行步骤S34;
S33、根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ4、θ5、θ6:
上式中,Normal表示工业机器人的前五个杆件所在的工作平面的法向矢量,且Normal=Vector(sinθ1,-cosθ1,0);
S34、根据连杆变换公式构建代表工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数:
上式中,0Z5'表示工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向的目标函数,分别表示工业机器人的坐标系之间的变换矩阵;
S35、将下式的条件因子代入目标函数的表达式中求解目标函数值,进而将求解获得的目标函数值与第六轴的目标值相等时的条件因子作为关节角度θ4、θ5的最优解:
上式中,0Z5'和0Z5”分别表示工业机器人的第五轴的两个可能的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,0Z6表示工业机器人的第六轴的Z轴转轴方向;
S36、根据关节角度θ4和θ5的最优解,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新后,根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)
上式中,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量。
6.根据权利要求5所述的一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法,其特征在于,所述步骤S36,包括:
S361、根据关节角度θ4和θ5的最优解,求解下式:
上式中,0X6表示工业机器人的第六轴的X轴转轴方向,0Y6表示工业机器人的第六轴的Y轴转轴方向,0Z5表示工业机器人的第五轴的Z轴转轴方向,0Z4表示工业机器人的第四轴的Z轴转轴方向,T表示工业机器人的变换矩阵;
S362、构造如下两个旋转矩阵:
S363、根据构建的旋转矩阵,计算工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向和Y轴转轴方向:
上式中,0X'6表示工业机器人的旋转后的第六轴的X轴转轴方向,0Y′6表示工业机器人的旋转后的第六轴的Y轴转轴方向;
S364、根据下式,对腕关节点的法向矢量和方位矢量进行更新:
上式中,n'表示更新后的腕关节点的法向矢量,o'表示更新后的腕关节点的方位矢量;
S365、根据下式计算获得工业机器人的关节角度θ6:
θ6=Angle(o',Normal)。
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Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105856231B (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108032334A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-15 | 东华大学 | 六轴工业机器人防护服“弯-弯”关节运动补偿设计方法 |
CN108068108A (zh) * | 2016-11-16 | 2018-05-25 | 沈阳高精数控智能技术股份有限公司 | 平面内摆动伸缩型机器人运动控制方法 |
CN108115672A (zh) * | 2016-11-26 | 2018-06-05 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种斜交腕喷涂机器人的运动控制系统及其方法 |
WO2018205707A1 (zh) * | 2017-05-09 | 2018-11-15 | 中国科学院计算技术研究所 | 机器人的逆运动学求解系统 |
CN109129469A (zh) * | 2018-08-01 | 2019-01-04 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机械臂运动学逆解方法、装置及机械臂 |
CN109531574A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-29 | 武汉需要智能技术有限公司 | 一种基于舵机驱动的四轴机械臂的运动求解算法 |
CN112207829A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-12 | 北京创想智控科技有限公司 | 机器人的控制方法及装置、可读存储介质 |
CN114290331A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-08 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 机器人运动控制方法、机器人及计算机可读存储装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050027398A1 (en) * | 2003-08-01 | 2005-02-03 | Kabushiki Kaisha Koyama | Articulated robot |
CN101273688A (zh) * | 2008-05-05 | 2008-10-01 | 江苏大学 | 柑橘采摘机器人的柔性采摘装置和方法 |
CN101486123A (zh) * | 2008-01-15 | 2009-07-22 | 株式会社神户制钢所 | 焊接机器人 |
CN103429397A (zh) * | 2011-03-08 | 2013-12-04 | 株式会社神户制钢所 | 多关节型机器人的控制装置、控制方法以及控制程序 |
CN103995476A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-20 | 清华大学深圳研究生院 | 工业机器人模拟空间目标运动的方法 |
CN104097199A (zh) * | 2013-04-10 | 2014-10-15 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、机器人控制装置以及机器人系统 |
-
2016
- 2016-05-25 CN CN201610357681.6A patent/CN105856231B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050027398A1 (en) * | 2003-08-01 | 2005-02-03 | Kabushiki Kaisha Koyama | Articulated robot |
CN101486123A (zh) * | 2008-01-15 | 2009-07-22 | 株式会社神户制钢所 | 焊接机器人 |
CN101273688A (zh) * | 2008-05-05 | 2008-10-01 | 江苏大学 | 柑橘采摘机器人的柔性采摘装置和方法 |
CN103429397A (zh) * | 2011-03-08 | 2013-12-04 | 株式会社神户制钢所 | 多关节型机器人的控制装置、控制方法以及控制程序 |
CN104097199A (zh) * | 2013-04-10 | 2014-10-15 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、机器人控制装置以及机器人系统 |
CN103995476A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-20 | 清华大学深圳研究生院 | 工业机器人模拟空间目标运动的方法 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108068108A (zh) * | 2016-11-16 | 2018-05-25 | 沈阳高精数控智能技术股份有限公司 | 平面内摆动伸缩型机器人运动控制方法 |
CN108068108B (zh) * | 2016-11-16 | 2021-02-02 | 沈阳高精数控智能技术股份有限公司 | 平面内摆动伸缩型机器人运动控制方法 |
CN108115672A (zh) * | 2016-11-26 | 2018-06-05 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种斜交腕喷涂机器人的运动控制系统及其方法 |
CN108115672B (zh) * | 2016-11-26 | 2021-04-20 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种斜交腕喷涂机器人的运动控制系统及其方法 |
WO2018205707A1 (zh) * | 2017-05-09 | 2018-11-15 | 中国科学院计算技术研究所 | 机器人的逆运动学求解系统 |
CN108032334A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-15 | 东华大学 | 六轴工业机器人防护服“弯-弯”关节运动补偿设计方法 |
CN109129469A (zh) * | 2018-08-01 | 2019-01-04 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机械臂运动学逆解方法、装置及机械臂 |
CN109531574A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-29 | 武汉需要智能技术有限公司 | 一种基于舵机驱动的四轴机械臂的运动求解算法 |
CN109531574B (zh) * | 2018-12-27 | 2021-10-29 | 武汉需要智能技术有限公司 | 一种基于舵机驱动的四轴机械臂的运动求解算法 |
CN112207829A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-12 | 北京创想智控科技有限公司 | 机器人的控制方法及装置、可读存储介质 |
CN114290331A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-08 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 机器人运动控制方法、机器人及计算机可读存储装置 |
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