[發明專利]一種搜索Delta機器人內接圓柱體期望工作空間的方法

在審

• 申請號: 201410587370.X
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104483898A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 劉宏偉;梁艷陽;王效杰
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種搜索并聯機器人內接規則工作空間的方法，特別涉及一種搜索Delta機器人內接圓柱體工作空間的方法。

背景技術

并聯機器人是一種動平臺與定平臺之間通過至少兩個獨立運行鏈相連接，并且具有兩個及以上自由度的機器人。與串聯機器人相比，并聯機器人具有精度高、承載力大、剛度高、結構緊湊、響應快等諸多優點，但同時具有工作空間相對較小的缺點。具有三平移自由度的Delta機器人是一種已成功應用于醫療、食品、藥品等行業的并聯機器人。但Delta機器人工作空間小，并且邊界有許多不規則凸起，當機器人在邊界附近運行時容易進入奇異狀態。因此，設計及控制人員往往“期望”用形狀規則的“內接期望工作空間”代替原工作空間，這對機器人的運動控制及路徑規劃都有重要的意義。同時確定工作空間中可容納規則期望工作空間的大小也可作為Delta機器人機構設計的指標，而且為了利于自動化，應用與編程實現的數值化方法是非常有必要的。

發明內容

在為了使Delta遠離奇異位姿從而保證其安全工作，并更加容易對其進行運動控制及軌跡規劃，本發明提供了一種搜索Delta工作空間中內接圓柱體期望工作空間的方法。該方法易于編程實現。為了實現以上功能，本發明采用以下方法：

首先建立Delta機器人的幾何模型；然后根據幾何模型得到其工作空間與機器人結構參數之間的關系表達式，并將表達式分為上下界進行參數化方程表示；接著確定Delta機器人工作空間中所能容納圓柱體期望工作空間的最大高度；隨后，以給定圓心坐標確定工作空間所能容納最大圓方法為基礎，找到工作空間中最大半徑的內接圓，并得到確定工作空間中所能容納給定半徑的圓柱體的最大高度的方法；最后，得到確定工作空間中所能容納最大體積的圓柱體期望工作空間的方法此處鍵入發明內容描述段落。

附圖說明

圖1?Delta機器人結構圖；

圖2確定(0,0,z)處工作空間中所能容納最大圓；

圖3?搜索策略；

圖4確定工作空間中所能容納給定半徑的最高圓柱體。

具體實施方式

本結合附圖，本發明的工作流程如下所示：

（1）建立Delta機器人及其工作空間的幾何模型

附圖1為Delta機器人結構模型。Delta機器人主要由定平臺、動平臺、電機、主動臂、從動臂構成。固定在定平臺上的三個電機分別帶動三個主動臂，通過三個從動臂驅動動平臺，從而實現末端的運動。坐標系的原點位于電機與主動臂的連接點F_i(i=1,2,3，下同)構成的正三角形的中心，z軸垂直于該三角形所在平面，y軸垂直于F₂F₃所在直線并背離F₁，三個坐標軸符合右手坐標系。從動臂與動平臺的交點E_i構成的三角形的中心E₀(x₀,y₀,z₀)為末端執行器位置的參考點，故E₀的z坐標始終為負。坐標原點O到F_i的距離為f，末端執行器參考點E₀到E_i的距離為e，主動臂長度F_iJ_i=r_f，從動臂長度為E_iJ_i=r_e。一條OE_iJ_iF_iE₀構成一條單支鏈；

根據建立的幾何模型，可以得到Delta機器人的單支鏈工作空間的邊界表示：

將其表示為參數形式：

上邊界：，

如果，；否則，

下邊界：，