[發明專利]利用AGV位置信息標定其搭載機械臂位置的系統

在審

• 申請號: 201811043071.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109129397A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 劉劭純;李波;段三軍;宋策
• 申請（專利權）人: 北京特種機械研究所
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/16
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

本發明涉及一種利用AGV位置信息標定其搭載機械臂位置的系統，屬于導航與控制技術領域。本發明基于建模的方式，利用坐標系間的關系，通過幾組矩陣運算便能計算出機械臂相對于導航坐標系的位置，并能夠計算出物體在機械臂基座坐標系下的位姿表示；再結合工位內物體與導航坐標系的關系，可以方便地對機械臂軌跡進行規劃。其中機械臂和AGV分開建模，大大降低了模型的復雜度，方便控制。

技術領域

本發明屬于導航與控制技術領域，具體涉及一種利用AGV位置信息標定其搭載機械臂位置的系統。

背景技術

搭載機械臂的麥克納姆輪全向移動平臺作為一種靈活的運載平臺解決方案被廣泛地應用于汽車、航空、航天、教育、醫療、工業、物流等各個領域。而AGV在不斷移動過程中，機械臂基座坐標系不斷變化，不利于機械臂的控制。目前工業領域大多使用的是將AGV和機械臂整體看做一種7自由度的系統進行運動學和動力學建模，此種方法相對來說算法復雜、開發難度較大。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何設計一種易實現的、用于標定AGV搭載機械臂位置的系統，以確定機械臂在導航坐標系下的位置。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了利用AGV位置信息標定其搭載機械臂位置的系統，所述系統為一AGV模型；

所述AGV模型包括機械臂1、AGV車體2、視覺模塊3和導航碼帶4；視覺模塊3安裝在AGV車體2的前端，機械臂1通過一機械臂基座固定在AGV車體2的頂部，AGV車體2在自主導航時，始終沿著導航碼帶4行駛，視覺模塊3用于實時讀出自身位置處的位置信息x、y和相對于導航碼帶4的偏航角度ω；在導航坐標系原點、AGV視覺模塊的中心和機械臂基座中心設定坐標系，分別為O_o、O_v、O_A，則導航坐標系O_o隨導航路徑的確定而固定，視覺模塊坐標系O_v和機械臂基座坐標系O_A隨著AGV車體2的移動而不斷變化；

所述AGV模型用于根據空間內任意兩坐標系間的轉換關系，確定機械臂1在導航坐標系下的位置。

優選地，所述AGV模型具體用于，根據如下的空間內任意兩坐標系間的轉換關系，確定機械臂1在導航坐標系下的位置：

對于空間內任意一點P，若已知該點在一坐標系內的表示為^SP，欲求該點在另一坐標系下的表示^OP，有：

其中，為旋轉矩陣，代表兩坐標系間的旋轉關系，^OP_S-Ori為平移矩陣，代表兩坐標系間的平移關系。

優選地，所述AGV模型具體用于，根據空間內任意兩坐標系間的轉換關系，按照如下方式確定機械臂1在導航坐標系下的位置：

假定空間內任意一點P，其在視覺模塊坐標系O_v、機械臂基座坐標系O_A和導航坐標系O_o三個坐標系的坐標表示依次為：^VP、^AP和^OP，由于AGV模型整體在導航坐標系O_o的X-Y平面內運動，坐標系只存在平移和以Z軸為基準的旋轉，根據公式1，得到坐標轉換關系：