[發明專利]一種六自由度機械臂逆運動學解析求解控制方法

在審

• 申請號: 202110435768.1
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113127989A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 宛敏紅;周維佳;劉曉源;張趙威
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周宇

1.一種六自由度機械臂逆運動學解析求解控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據機械臂的構型特征參數建立運動學模型；

步驟2：給定機械臂末端位姿，根據機械臂的逆運動學求解方法依次求解各關節角度，完成運動位置解算；

步驟3：將各關節角度的變化指令輸入給各關節驅動器，驅動控制器控制各個關節的電機轉動使得各個關節角達到目標角度，實現機械臂的軌跡運動控制。

2.根據權利要求1所述的一種六自由度機械臂逆運動學解析求解控制方法，其特征在于，所述六自由度機械臂的構型包括6個轉動關節，第1個關節為圓弧導軌形成的轉動關節，后5個關節為模塊化轉動關節，關節變量分別為角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅以及θ₆；其中，第2關節的軸線與第1關節的軸線平行，第3關節的軸線與第2關節的軸線垂直，第4關節、第5關節的軸線與第3關節的軸線平行，第6關節的軸線與第5關節的軸線垂直。

3.根據權利要求1所述的一種六自由度機械臂逆運動學解析求解控制方法，其特征在于，所述機械臂的構型特征參數包括：第i個連桿長度a_i、連桿扭角α_i、連桿偏距d_i、關節角θ_i以及各軸坐標系與基坐標系之間的轉換關系。

4.根據權利要求1所述的一種六自由度機械臂逆運動學解析求解控制方法，其特征在于，所述運動學模型為：

根據機械臂的末端坐標系x₆y₆z₆相對于其基坐標系x₀y₀z₀的位姿變換關系由前向運動學方程求得，建立如下方程：

其中，為機械臂末端的位姿在基坐標系中的表示；設已知為：

其中，表示坐標系x₆y₆z₆的三個坐標軸矢量相對于基坐標系x₀y₀z₀的方向余弦組成的3×3矩陣，p_x、p_y、p_z為坐標系x₆y₆z₆的原點在基坐標系x₀y₀z₀的三個坐標軸上的位置。