[發明專利]多關節類機械臂架的控制方法、設備、系統及工程機械

有效

• 申請號: 201310061674.8
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103147577A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 胡敏;梁聰慧;齊彪;曾揚
• 申請（專利權）人: 中聯重科股份有限公司
• 主分類號: E04G21/02
• 分類號: E04G21/02;E21D11/10;B66C23/70;E02F3/38
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

1.一種多關節類機械臂架的控制方法，其特征在于，包括：

利用設定的模擬機械臂架末端移動的方法，將機械臂架末端移動的軌跡路徑劃分為成N條子軌跡路徑，其中，N為不小于1的正整數；

針對除了得到的第一條子軌跡路徑之外的其他每一條子軌跡路徑，分別執行以下操作：

根據機械臂架運動在上一條子軌跡路徑上的目標位移距離、實際位移距離、位移線速度和位移線加速度，計算得到機械臂架運動在當前子軌跡路徑的位移線速度、位移線加速度，以及在設定時間周期內當前機械臂架末端能夠移動的長度值；

采集機械臂架各個關節的當前位置信息，利用設定的逆運動學計算方法，計算在當前機械臂架末端能夠到達的子目標位置信息時機械臂架各個關節當前需要移動的角度信息，其中，所述當前機械臂架末端能夠到達的子目標位置信息是根據計算得到的當前機械臂架末端能夠移動的長度值確定的；

將得到的各個關節的角度信息轉換成為控制指令，控制機械臂架各個關節對應的電液比例閥進行運動。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述機械臂架末端移動的軌跡路徑是根據機械臂架末端當前所在的位置信息和移動至的目標位置信息確定的。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將機械臂架末端移動的軌跡路徑劃分為成N條子軌跡路徑，具體包括：

將所述軌跡路徑劃分成為N條子軌跡路徑，并確定該子軌跡路徑的起始坐標信息和終止坐標信息，計算機械臂架末端在每一條子軌跡路徑上的移動時間；

判斷第M條子軌跡路徑是直線還是圓弧；

若是直線，利用離散的方式，根據該空間直線的起始坐標信息和終止坐標信息、移動線速度、線加速度，得到每設定單位移動周期內移動的子軌跡線段，通過坐標計算得到每設定單位移動周期內移動的子軌跡直線段目標點的坐標值；

若是圓弧，利用離散的方式，根據該空間圓弧的起始坐標信息和終止坐標信息，得到中心坐標信息、空間圓弧的法線方向信息、空間圓弧半徑信息，利用移動線速度、線加速度，計算得到每設定單位移動周期內移動的子軌跡圓弧段，通過坐標轉換計算得到每設定單位移動周期內移動的子軌跡圓弧線段目標點的坐標信息；

將離散后得到的連續的子軌跡線段或者子軌跡圓弧作為一條子軌跡路徑信息存儲在軌跡隊列中。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述針對第一條子軌跡路徑，執行以下操作，具體包括：

確定第一條子軌跡路徑的第一子目標位置信息；

采集機械臂架各個關節的當前位置信息，以及根據設定機械臂架末端移動的初始線路度和線加速度，計算在機械臂架末端到達第一子目標位置信息對應的位置時每一個關節當前需要移動的角度信息；

將得到的各個關節的角度信息轉換成為控制指令，控制機械臂架各個關節對應的電液比例閥進行運動。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據機械臂架運動在上一條子軌跡路徑上的目標位移距離、實際位移距離、位移線速度和位移線加速度，計算得到機械臂架末端運動在當前子軌跡路徑的位移線速度、位移線加速度，以及在設定時間周期內當前機械臂架末端需要移動的長度值，具體包括：

a_加速度=（V_線速度-V_{上一線速度}）/t；

Δs=(V_線速度+V_{上一線速度})*0.5*t；

其中：L_target為目標位移距離，L_progress為實際位移距離與目標位移距離之間的距離差，V_{上一線速度}為機械臂架運動在上一條子軌跡路徑上位移線速度，V_線速度為機械臂架運動在當前子軌跡路徑上位移線速度，a_max為機械臂架末端移動的最大加速度，t為機械臂架運動在當前子軌跡路徑上移動周期，Δs為當前機械臂架末端需要移動的長度值。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述當前機械臂架末端能夠到達的子目標位置信息是根據計算得到的當前機械臂架末端能夠移動的長度值確定的，具體包括：

當機械臂架末端在上一條子軌跡路徑上的操作執行結束之后，采集當前機械臂架末端的所在的位置信息；

根據所述位置信息和計算得到當前機械臂架末端能夠移動的長度值，得到機械臂架在當前子軌跡路徑上移動能夠到達的子目標位置信息。