[發明專利]六自由度并聯機器人電動缸推力估計方法與系統

有效

• 申請號: 202011350317.X
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112497193B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 相鐵武;韓觀林;江錚;王利娟
• 申請（專利權）人: 南京全控航空科技有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王菊花;王培松

1.一種六自由度并聯機器人電動缸推力估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、基于六自由度并聯機器人的俯仰角、滾轉角、偏航角構造運動平臺的坐標變換模型R；

步驟2、根據六自由度并聯機器人的運動平臺的鉸接點的初始坐標以及運動平臺在X、Y、Z方向的位移量以確定運動平臺在運動后的鉸接點坐標；

步驟3、根據輸入的運動平臺的角速度函數獲取運動平臺運動角加速度函數以及運動平臺位移和轉角函數；其具體過程包括：根據六自由度并聯機器人運動平臺運動的角速度函數V_X(time)、V_Y(time)、V_Z(time)、ω_X(time)、ω_Y(time)、ω_Z(time)，對六自由度并聯機器人運動平臺運動角速度函數求一階導數，得到六自由度并聯機器人運動平臺運動角加速度函數a_X(time)、a_Y(time)、a_Z(time)、ε_X(time)、ε_Y(time)、ε_Z(time)；并對六自由度并聯機器人運動平臺運動速度函數和角速度函數分別求積分，得到六自由度并聯機器人運動平臺位移函數和轉角函數ΔX(time)、ΔY(time)、ΔZ(time)、α(time)、β(time)、γ(time)；

步驟4、獲取載荷特征：基于六自由度并聯機器人運動平臺的運動平臺質量及尺寸獲取運動平臺和負載轉動所需的向心載荷、運動平臺和負載角加速度所需的切向載荷以及運動平臺和負載線加速度所需的載荷；

步驟5、獲取力矩特征：基于運動平臺和負載的質心到俯仰、滾轉、偏航旋轉軸的距離確定運動平臺和負載俯仰、滾轉、偏航的轉動慣量，并據此獲取運動平臺和負載俯仰、滾轉、偏航的回轉慣性力矩以及運動平臺和負載重力對于旋轉中心的力矩；

步驟6、獲取運動平臺和負載向X、Y、Z方向運動加速度所需載荷對于旋轉中心的力矩；

步驟7、根據運動平臺運動后第i個鉸接點的坐標以及基底平臺第i個鉸接點的坐標確定電動缸的推力模型F_i，F_i為第i條電動缸的推力；

步驟8、根據步驟4獲取的載荷特征、步驟5獲取的力矩特征以及六自由度并聯機器人的俯仰角、滾轉角、偏航角以構建六自由度并聯機器人運動過程中任意時間點、任意位姿的力系平衡方程；

步驟9、對步驟8所得力系平衡方程進行求解后得到的對應f_i，f_i表示第i條電動缸的推力系數，將f_i結合步驟7的電動缸的推力模型F_i，輸出電動缸的推力。

2.根據權利要求1所述的六自由度并聯機器人電動缸推力估計方法，其特征在于，所述步驟1中，運動平臺的坐標變換模型R表達如下：

其中，R為坐標變換模型，即運動平臺點坐標的坐標變換矩陣，а、β、γ分別為六自由度并聯機器人的俯仰角、滾轉角、偏航角。

3.根據權利要求2所述的六自由度并聯機器人電動缸推力估計方法，其特征在于，所述步驟2中，運動平臺在運動后的鉸接點坐標表達如下：

其中，X₁、Y₁、Z₁分別為六自由度并聯機器人運動平臺運動后的鉸接點坐標，X₀、Y₀、Z₀分別為六自由度并聯機器人運動平臺鉸接點的初始坐標，ΔX、ΔY、ΔZ分別為六自由度并聯機器人運動平臺向X、Y、Z方向的位移量。