[發明專利]一種常見工業機器人的交互式運動學建模方法

在審

• 申請號: 202011353588.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112549026A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王念峰;楊天;張憲民;鄭永忠
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;佛山市三技精密機械有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷芬芬

1.一種常見工業機器人的交互式運動學建模方法，其特征在于，包括：

S1，建立機器人的連桿坐標系和設置機器人建模參數；

S2，將所述機器人建模參數自動轉換為機器人運動學參數；

S3，在機器人三維模型的底座處建立建模參考系，從機器人三維模型中選擇機器人的連桿模型；

S4，根據所述建模參考系和機器人運動學參數，自動修改機器人連桿模型的本地坐標系為連桿坐標系；

S5，將所述機器人運動學參數和機器人連桿模型存儲為ROBOOP機器人配置文件；

S6，讀取ROBOOP機器人的配置文件，對配置文件進行解析得到ROBOOP機器人運動學模型。

2.根據權利要求1所述的常見工業機器人的交互式運動學建模方法，其特征在于，在步驟S1中利用D-H建模法建立機器人的連桿坐標系，所述建模參數包括機器人的連桿參數、關節角初始值、關節角極限初始值和關節軸轉向初始值。

3.根據權利要求2所述的常見工業機器人的交互式運動學建模方法，其特征在于，所述機器人運動學參數包括：D-H模型參數、關節角極限值和關節軸轉向矩陣，其中D-H模型參數由機器人的連桿參數和關節角初始值確定，關節軸轉向矩陣為由1或-1構成的對角矩陣，關節軸的維度為機器人的自由度。

4.根據權利要求3所述的常見工業機器人的交互式運動學建模方法，其特征在于，若所述機器人為六自由度工業機器人；步驟S2包括：

對比建立的機器人連桿坐標系，得到機器人關節轉向矩陣S為：

S＝diag(1，-1，-1，1-1，1)

關節值的轉換關系為：

q＝S·q′+q_ori

其中，q為機器人模型的關節值，q′為真實機器人的關節值，q_ori為機器人模型的關節角初始值，即q_ori＝[0，90°，0，0，0，0]^T；

通過機器人關節轉向矩陣S轉換得出關節極限：

其中，q′_min，q′_max分別是機器人廠商定義的關節最小和最大值，q_min，q_max分別是機器人模型的關節和最大值。

5.根據權利要求3所述的常見工業機器人的交互式運動學建模方法，其特征在于，若所述機器人為四自由度SCARA機器人；步驟S2包括：

對比建立的機器人連桿坐標系，得到機器人關節轉向矩陣S為：

S＝diag(1，1，-1，-1)

關節值的轉換關系為：

q＝S·q′+q_ori

其中，q為機器人模型的關節值，q′為真實機器人的關節值，q_ori為機器人模型的關節角初始值，即q_ori＝[0，0，0，0]^T；

通過機器人關節轉向矩陣S轉換得出關節極限：

其中，q′_min，q′_max分別是機器人廠商定義的關節最小和最大值，q_min，q_max分別是機器人模型的關節和最大值。

6.根據權利要求1所述的常見工業機器人的交互式運動學建模方法，其特征在于，所述連桿坐標系和連桿模型以建模參考系為基準。

7.根據權利要求1所述的常見工業機器人的交互式運動學建模方法，其特征在于，步驟S4中，修改后的連桿模型的本地坐標系與建立的連桿坐標系重合。

8.根據權利要求1所述的常見工業機器人的交互式運動學建模方法，其特征在于，所述ROBOOP機器人是一個開源機器人庫，ROBOOP機器人的配置文件內參數包括機器人的D-H模型參數、關節極限值、關節軸轉向、連桿模型文件、連桿模型顏色。