[發(fā)明專利]一種常見工業(yè)機器人的交互式運動學建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011353588.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112549026A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)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(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷芬芬

本發(fā)明公開了一種常見工業(yè)機器人的交互式運動學建模方法，包括：S1，建立機器人的連桿坐標系和設置機器人建模參數(shù)；S2，將所述機器人建模參數(shù)自動轉(zhuǎn)換為機器人運動學參數(shù)；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(jù)所述建模參考系和機器人運動學參數(shù)，自動修改機器人連桿模型的本地坐標系為連桿坐標系；S5，將機器人運動學參數(shù)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。本發(fā)明的建模過程高度自動化，且建模的虛擬機器人的關節(jié)角與真實機器人一致。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人技術和計算機圖形學技術領域，具體涉及一種常見工業(yè)機器人的交互式運動學建模方法。

背景技術

機器人由連桿和關節(jié)組成，關節(jié)由電機驅(qū)動時，機器人連桿產(chǎn)生相對運動，使機器人末端達到目標位姿。建立機器人動力學模型后，可以進行正向動力學和逆向動力學計算，以便對機器人進行運動控制。

目前，一般采用DH法對機器人進行運動學建模，該方法通過建立連桿坐標系并確定DH參數(shù)(為運動學參數(shù)中的一種)，進而建立機器人的運動學方程。對于不同類型的機器人，根據(jù)機器人三維尺寸人為計算得出DH參數(shù)，而且機器人的連桿模型的本地坐標系(建模時默認的坐標系)也需要在三維建模軟件中更改，再逐個將機器人連桿導出，這給機器人建模和仿真帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服以上現(xiàn)有技術存在的不足，提供了一種高度自動化的常見工業(yè)機器人的交互式運動學建模方法。

本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)：

一種常見工業(yè)機器人的交互式運動學建模方法，包括：

S1，建立機器人的連桿坐標系和設置機器人建模參數(shù)；

S2，將所述機器人建模參數(shù)自動轉(zhuǎn)換為機器人運動學參數(shù)；

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(jù)所述建模參考系和機器人運動學參數(shù)，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(shù)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。

優(yōu)選地，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(shù)包括機器人的連桿參數(shù)、關節(jié)角初始值、關節(jié)角極限初始值和關節(jié)軸轉(zhuǎn)向初始值。

優(yōu)選地，所述機器人運動學參數(shù)包括：D-H模型參數(shù)、關節(jié)角極限值和關節(jié)軸轉(zhuǎn)向矩陣，其中D-H模型參數(shù)由機器人的連桿參數(shù)和關節(jié)角初始值確定，關節(jié)軸轉(zhuǎn)向矩陣為由1或-1構成的對角矩陣，關節(jié)軸的維度為機器人的自由度。

優(yōu)選地，若所述機器人為六自由度工業(yè)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(jié)轉(zhuǎn)向矩陣S為：

S＝diag(1，-1，-1，1 -1，1)

關節(jié)值的轉(zhuǎn)換關系為：

q＝S·q′+q_ori

其中，q為機器人模型的關節(jié)值，q′為真實機器人的關節(jié)值，q_ori為機器人模型的關節(jié)角初始值，即q_ori＝[0.90°，0，0，0，0]^T；

通過機器人關節(jié)轉(zhuǎn)向矩陣S轉(zhuǎn)換得出關節(jié)極限：