[發明專利]彈丸取放特種機器人的建模與控制方法

有效

• 申請號: 201711343129.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108161943B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 馮艷麗;寧志民;蘭玉乾;夏江;張穎;馬少陽
• 申請（專利權）人: 西安航天精密機電研究所
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;G06F30/20
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明屬于程序控制機械手技術，具體涉及一種彈丸取放特種機器人的建模與控制方法。該方法實現了對彈丸取放特種機器人的控制，使得機器人的取放彈丸動作精準可靠，其步驟是：1、坐標系確定；2、獲取彈丸取放特種機器人的D?H參數；3、通過D?H參數利用齊次變換矩陣的方式進行坐標系變換，得到位置信息⁰T₅；4、得到運動學正解公式和運動學逆解公式并輸入至上位機；5、上位機對彈丸取放特種機器人進行控制完成取放彈丸動作。

技術領域

本發明屬于程序控制機械手技術，具體涉及一種彈丸取放特種機器人的建模與控制方法。

背景技術

目前我國車載武器系統的彈藥是通過人工搬運的方法實現補給，存在士兵勞動強度大、武器作戰射速低和作戰機動性差等問題。建立機器人智能自動化補給系統，應用特種機器人進行彈藥的自動化取放，可實現彈藥的快速度補給和車載炮的快速戰行轉換，完成車載大口徑炮彈機動靈活、短期、快速、密集彈群大規模殺傷的作戰任務。

彈丸取放特種機器人屬于車載武器系統配套的智能自動化補給系統的一部分，該機器人安裝在彈藥補給車上的伸縮平臺上，補給車停至指定位置，做好戰斗前準備，打開后車門，士兵手動拉出放置彈丸取放機器人的伸縮平臺至指定位置，放下固定支撐，手動調節下部的可調支撐，使之與地面充分接觸。伸縮平臺上安裝的位置傳感器實時將伸縮平臺伸出的長度發送給機器人，機器人根據車載控制系統的指令將不同型號的彈丸從補給車上的指定位置取出，然后放置到指定托盤中，完成彈丸的自動取放。

圖1是彈丸取放特種機器人的結構原理圖，由圖可以看出該機器人共有5個運動軸且均采用串聯的方式連接成一個整體，其中，第1運動軸、第3運動軸、第4運動軸和第5運動軸都為旋轉軸、第2運動軸為上下平移軸。第1運動軸為起始輸入軸，第5運動軸為最終執行彈丸取放動作的輸出軸。

這種機器人的結構特殊，并且每次執行任務時伸縮平臺拉出的長度是不固定的，機器人要調整自身的動作以適應這種變化，從而實現到指定的位置抓取或放置彈丸?，F有的機器人控制方法無法適用于該機器人上，因此，急需一種控制方法來實現該彈丸取放特種機器人的要求。

發明內容

為了解決背景技術中的問題，本發明建立了彈丸取放特種機器人的運動學模型，該模型針對這種機器人的特殊結構形式并且包含了伸縮平臺變化的信息，并求解出運動學的正解和逆解，從而實現了對彈丸取放特種機器人的控制，使得機器人的取放彈丸動作精準可靠。

本發明的具體技術方案是：

本發明提供了一種彈丸取放特種機器人的建模與控制方法，包括以下步驟：

1)獲取彈丸取放特種機器人的運動學正解和運動學逆解；

1.1)分別建立彈丸取放特種機器人的五個運動軸的坐標系，記為OX_iY_iZ_i；i＝1～5，i代表當前運動軸；其中，Z_i軸為第i個運動軸的方向；X_i軸為沿Z_i-1軸和Z_i軸的共法線方向；Y_i軸通過右手定則確定；

定義基坐標系為OX₀Y₀Z₀；基坐標系的原點為安裝彈丸取放特種機器人可伸縮平臺與補給車的連接點在X₁軸的投影；基座標系OX₀Y₀Z₀的方向和彈丸取放特種機器人第1運動軸的坐標系OX₁Y₁Z₁的方向一致；