[發明專利]一種八軸多功能機械臂的逆解工程及其碰撞檢測算法

有效

• 申請號: 201810378543.5
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108481324B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 燕勝;宋云濤;程勇;史善爽;熊宇;楊松竹;潘洪濤;郝志偉;李陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發明公開了一種八軸多功能機械臂的逆解工程及其碰撞檢測算法，包括位置精度逆解算法、方位角逆解算法、碰撞檢測算法三個部分。方位角逆解算法根據目標姿態Z軸方向向量及空間位置坐標求解第七關節空間位置坐標，以及驗證位置精度逆解算法得到的前段關節逆解，并求解出滿足末端目標姿態的后段關節逆解。位置精度逆解算法通過關節之間的約束，簡化逆解求解過程。碰撞檢測算法通過簡化多功能機械臂的特殊工作空間，提高逆解工程的運算效率，該算法嵌入到位置精度逆解算法，驗證前段六個關節的空間合理性，以及全關節逆解的空間合理性。本發明降低了八軸機械臂逆解工程的運算量，提高了運算效率，提高了逆解空間合理性的驗證效率。

技術領域

本發明涉及機械臂運動算法領域，具體是一種八軸多功能機械臂的逆解工程及其碰撞檢測算法。

背景技術

在中國熱核聚變反應堆工程的常規維護中，八軸多功能機械臂扮演著重要的角色，承擔著裝置維護的重大責任。為了爭取到更多的聚變反應實驗時間，需要盡可能快的以及盡可能好的完成日常維護作業。多功能機械臂的末端搭載著末端執行器，是反應堆維護工作的直接操作者。為了保證維護過程中的精度控制，需要多功能機械臂保證一個精確地末端定位精度，為末端執行器提供一個精確定位的支撐平臺。

八軸機械臂的運動學逆解是一個計算量大且復雜的過程，需要根據實際運動情況進行簡化及解的篩選。通過簡化和篩選才能盡快的得到符合空間要求及機械臂構型的運動學逆解。

發明內容

本發明的目的是提供一種逆解工程及其碰撞檢測算法，尤其是涉及一種八軸多功能機械臂的逆解工程及其碰撞檢測算法。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種八軸多功能機械臂的逆解工程及其碰撞檢測算法，其特征在于：包括方位角逆解算法、位置精度逆解算法、碰撞檢測算法，其中：

(1)、方位角逆解算法其過程如下：

(1.1)、目標姿態位置矩陣T_END由姿態矩陣R_END和位置矢量P_END組成，其中R_IND＝[x_END y_END z_END]，則第七關節空間位置坐標 P_V＝P_END-(d_V+d_g)*z_END；

其中，px、py、pz、指該點在空間中的三維坐標；d7、d8是建立D-H坐標系過程中產生的對應的參數，根據機器人關節坐標系的建立得出，d1-d8參數表如表1所示：

表1 D-H坐標系過程中d1-d8參數

(1.2)、將第七關節空間位置坐標P₇導入位置精度逆解算法，可以求出前段關節逆解Pos_1To5＝[d₁ θ₂ θ₃ θ₄ θ₅]，通過碰撞檢測算法驗證前段關節逆解的可行性，得到滿足要求的前段關節逆解 Pos_1To5；其中d1建立D-H坐標系過程中產生的對應的參數；θ2-θ5 表示的是八軸多功能機械臂中第二-第五關節的轉動變量，這些編號對應的是關節坐標系的下標，轉動方向為繞著各個坐標系的Z軸轉動；