[發(fā)明專利]機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)仿真方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011015716.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN112199827A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田軍;郭鵬;劉耀俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 慧靈科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 周偉鋒

1.一種機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)仿真方法，其特征在于，包括：

獲取機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)集、關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)集和動(dòng)力學(xué)參數(shù)集；所述動(dòng)力學(xué)參數(shù)集包括用于驅(qū)動(dòng)連桿的各個(gè)電機(jī)的減速比參數(shù)和安裝位置參數(shù)；

根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)集、所述關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)集和所述動(dòng)力學(xué)參數(shù)集，獲得各個(gè)可被驅(qū)動(dòng)連桿對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)力矩和電機(jī)力矩。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述動(dòng)力學(xué)參數(shù)集還包括各個(gè)連桿的慣量矩陣、各個(gè)連桿的質(zhì)心位置、各個(gè)連桿的連桿質(zhì)量、所述電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量、和關(guān)節(jié)方向向量；所述關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)集包括用于驅(qū)動(dòng)連桿的各個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)；所述關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)集包括驅(qū)動(dòng)連桿的關(guān)節(jié)的角速度和角加速度；

根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)集、所述關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)集和所述動(dòng)力學(xué)參數(shù)集，獲得各個(gè)可被驅(qū)動(dòng)連桿對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)力矩和電機(jī)力矩，包括：

針對(duì)各個(gè)可被驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)連桿，執(zhí)行以下各個(gè)步驟：

根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)集，獲得目標(biāo)連桿相對(duì)于第一連桿的旋轉(zhuǎn)矩陣，和獲得所述目標(biāo)連桿相對(duì)于第一連桿的位置向量；所述第一連桿為與所述目標(biāo)連桿連接的連桿，所述第一連桿相較于所述目標(biāo)連桿更靠近所述機(jī)械臂的基座；

根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)矩陣、所述位置向量、所述第一連桿的角速度、所述目標(biāo)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)和所述關(guān)節(jié)方向向量，獲得所述目標(biāo)連桿的角速度、角加速度和所述目標(biāo)連桿坐標(biāo)系原點(diǎn)的線加速度；驅(qū)動(dòng)所述目標(biāo)連桿的關(guān)節(jié)為目標(biāo)關(guān)節(jié)；

根據(jù)所述目標(biāo)連桿的角加速度、所述目標(biāo)連桿的質(zhì)心位置向量、所述目標(biāo)連桿的坐標(biāo)系原點(diǎn)的線加速度、和所述目標(biāo)連桿的連桿質(zhì)量，獲得所述目標(biāo)連桿質(zhì)心處的慣性力；

根據(jù)所述目標(biāo)連桿質(zhì)心的慣量矩陣、所述目標(biāo)連桿的角速度、和所述目標(biāo)連桿的角加速度，獲得所述目標(biāo)連桿質(zhì)心處的慣性力矩；

根據(jù)所述目標(biāo)電機(jī)的減速比參數(shù)、所述目標(biāo)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)、驅(qū)動(dòng)所述第一連桿的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)、關(guān)節(jié)方向向量、和所述目標(biāo)電機(jī)所在的連桿的角速度，獲得目標(biāo)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的角加速度；驅(qū)動(dòng)所述目標(biāo)連桿的電機(jī)為目標(biāo)電機(jī)；

根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)矩陣、第二連桿的所受到的矢量力、和所述目標(biāo)連桿的慣性力，獲得驅(qū)動(dòng)所述目標(biāo)連桿關(guān)節(jié)受到的力；所述第二連桿為與所述目標(biāo)連桿連接的連桿，所述第二連桿相較于所述目標(biāo)連桿更遠(yuǎn)離所述機(jī)械臂的基座；

根據(jù)所述安裝位置參數(shù)，確定設(shè)置于所述目標(biāo)連桿的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各個(gè)第三連桿；

針對(duì)各個(gè)所述第三連桿，根據(jù)驅(qū)動(dòng)所述第三連桿的電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、驅(qū)動(dòng)所述第三連桿的關(guān)節(jié)的的關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)、關(guān)節(jié)的方向向量、驅(qū)動(dòng)所述第三連桿的電機(jī)的總減速比、和所述第三連桿的角速度，獲得各個(gè)第三連桿疊加在目標(biāo)連桿的目標(biāo)連桿力矩附加值；

根據(jù)所述目標(biāo)連桿的慣性力矩、所述目標(biāo)連桿的慣性力、所述目標(biāo)連桿的質(zhì)心位置向量、所述第二連桿相對(duì)于所述目標(biāo)連桿的旋轉(zhuǎn)矩陣、所述第二連桿的關(guān)節(jié)力矩、所述第二連桿相對(duì)于所述目標(biāo)連桿的位置向量、驅(qū)動(dòng)所述第二連桿的關(guān)節(jié)受到的力、和所述目標(biāo)連桿力矩附加值，獲得所述目標(biāo)連桿的質(zhì)心上的關(guān)節(jié)力矩；

根據(jù)所述目標(biāo)連桿的質(zhì)心上的關(guān)節(jié)力矩和所述關(guān)節(jié)的方向向量，獲得所述目標(biāo)連桿的關(guān)節(jié)力矩；

根據(jù)所述目標(biāo)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、所述目標(biāo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的角加速度、和所述關(guān)節(jié)方向向量，獲得所述目標(biāo)電機(jī)的慣量力矩；

根據(jù)所述目標(biāo)連桿的關(guān)節(jié)處受到的力矩和所述電機(jī)的慣量力矩，獲得所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述目標(biāo)連桿所需的電機(jī)力矩。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)集包括用于驅(qū)動(dòng)連桿的各個(gè)關(guān)節(jié)的角速度和角加速度；所述減速比參數(shù)包括總減速比、一級(jí)減速比和二級(jí)減速比；

根據(jù)所述目標(biāo)電機(jī)的減速比參數(shù)、所述目標(biāo)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)、驅(qū)動(dòng)所述第一連桿的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軌跡參數(shù)、關(guān)節(jié)方向向量、和所述目標(biāo)電機(jī)所在的連桿的角速度，獲得目標(biāo)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的角加速度，包括：

若所述目標(biāo)電機(jī)的二級(jí)減速比不為0，則根據(jù)所述目標(biāo)電機(jī)的總減速比、所述目標(biāo)電機(jī)的二級(jí)減速比、所述目標(biāo)關(guān)節(jié)的角速度、驅(qū)動(dòng)所述第一連桿的關(guān)節(jié)的角速度、目標(biāo)關(guān)節(jié)的角加速度和驅(qū)動(dòng)所述第一連桿的關(guān)節(jié)的角加速度、關(guān)節(jié)方向向量、和所述目標(biāo)電機(jī)所在的連桿的角速度，獲得所述目標(biāo)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的角加速度；

若所述目標(biāo)電機(jī)的二級(jí)減速比為0，則根據(jù)所述目標(biāo)電機(jī)的總減速比、所述目標(biāo)關(guān)節(jié)的角速度、所述目標(biāo)關(guān)節(jié)的角加速度、驅(qū)動(dòng)所述第一連桿的關(guān)節(jié)的角速度、和關(guān)節(jié)方向向量，獲得所述目標(biāo)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的角加速度。