[發(fā)明專利]機器人的逆運動學求解系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710320404.2
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107030698B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 肖航;韓銀和;王穎;連世奇
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

1.一種機器人的逆運動學求解系統(tǒng)，用于基于輸入的機器人的目標位姿值和自由度獲得與所述目標位姿值對應的關節(jié)角度值，包括：

參數(shù)初始化模塊，用于獲得參數(shù)初始值，所述參數(shù)初始值包括關節(jié)角度初始值、位姿初始值以及所述位姿初始值相對于所述目標位姿值的誤差初始值；

逆運動學調度器，用于基于所述目標位姿值執(zhí)行判斷，以決定是將當前的關節(jié)角度值選擇作為與所述目標位姿值對應的關節(jié)角度值還是將當前的關節(jié)角度值發(fā)送給雅克比計算單元，其中，所述當前的關節(jié)角度值是來自于參數(shù)初始化模塊的關節(jié)角度初始值或來自于參數(shù)選擇器的關節(jié)角度值；

雅克比計算單元，用于基于接收的所述關節(jié)角度值獲得雅克比矩陣及雅克比轉置矩陣；

位姿更新單元，用于基于所述雅克比矩陣和雅克比轉置矩陣獲得多個新的關節(jié)角度值；

參數(shù)選擇器，用于從所述多個新的關節(jié)角度值中選擇一個并發(fā)送給逆運動學調度器。

2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)初始化模塊包括：

用于生成關節(jié)角度初始值的隨機信號發(fā)生器；

用于獲得位姿初始值的三角平方計算器和矩陣乘法器；

用于獲得誤差初始值的加法器和三角平方計算器。

3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述逆運動學調度器通過將當前的關節(jié)角度值所對應的誤差與預定閾值進行比較來決定是將當前的關節(jié)角度值選擇作為與所述目標位姿值對應的關節(jié)角度值還是將當前的關節(jié)角度值發(fā)送給雅克比計算單元，其中，當前的關節(jié)角度值所對應的誤差是指當前的關節(jié)角度值所對應的位姿值與所述目標位姿值之間的誤差。

4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述雅克比計算單元包括用于獲得雅克比矩陣及雅克比轉置矩陣的三角平方計算器和矩陣乘法器。

5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位姿更新單元包括：

參數(shù)計算器，用于計算前向參數(shù)；

變量更新模塊，用于計算關節(jié)角度變量的增量；

寄存器，用于保存關節(jié)角度變量的增量；

位姿計算模塊，用于根據(jù)關節(jié)角度變量的增量計算新的位姿值；

誤差計算器，用于計算新的位姿值和所述目標位姿值的之間的誤差；

控制器，用于控制變量更新模塊、寄存器、位姿計算模塊、誤差計算器的執(zhí)行。

6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)計算器采用矩陣乘法器來計算所述前向參數(shù)。

7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述矩陣乘法器是4*4矩陣乘法器。

8.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位姿計算模塊采用加法器和三角平方計算器來計算新的位姿。

9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)選擇器包括：

用于比較多個關節(jié)角度值的比較器；

用于選擇一個關節(jié)角度值的數(shù)據(jù)選擇器。

10.根據(jù)權利要求1至9中的任一項所述系統(tǒng)，其特征在于，所述位姿更新單元是至少兩個，用于執(zhí)行并行計算。