[發明專利]一種有偏置七軸機器人實時逆解算法

有效

• 申請號: 202110909430.5
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113580135B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 宋寶;唐小琦;陳晨;王國棟;周向東;劉永興;熊碩;漆滿江;陳立林
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 趙紅萬

本發明提供一種有偏置七軸機器人實時逆解算法，包括：基于有偏置七軸機器人，對應建立一個滿足piper準則的虛擬六軸機器人；重建虛擬六軸機器人的D?H參數模型；對于給定的和有偏置七軸機器人的每一個探測點θ_7?predict，計算出將代入虛擬六軸機器人中計算運動學逆解，求解出虛擬六軸機器人的關節角θ_6?result；計算abs(θ_7?predict?θ_6?result)，將所有abs(θ_7?predict?θ_6?result)中的最小值對應的θ_7?predict為目標θ_7?predict，基于目標θ_7?predict，采用數值迭代方法，確定有偏置七軸機器人的一組最優關節角。

技術領域

本發明涉及機器人領域，更具體地，涉及一種有偏置七軸機器人實時逆解算法。

背景技術

工業機器人在噴涂、碼垛、沖壓、焊接、上下料等工作中的應用愈發廣泛，七軸機器人是在傳統的六軸工業機器人上增加一個旋轉軸，相較于六軸機器人，其具有更好的靈活性和避障能力。有偏置機器人的定義是機器人末端三關節軸線不交于一點，機器人末端連桿的偏置可以增加機器人的工作空間、減少奇異點，但代價是使逆運動學算法變得復雜。

七軸機器人的逆運動學算法取決于其構型，其按照構型主要可以分為存在末端偏置和不存在末端偏置的兩類機器人，兩者分別對應一類機器人逆解算法，如無偏的七軸機器人可以采用“幾何法+解析法”、“固定關節角法”等，而有偏的機器人可以采用“純數值解法”、“同構型擬合法等”，這些求解算法都比較復雜。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的有偏置的機器人的逆解算法復雜的問題，提供一種有偏置七軸機器人實時逆解算法，通過為有偏置七軸機器人對應建立一個滿足piper準則的虛擬六軸機器人，基于虛擬六軸機器人的運動學逆解，以及結合探測擬合法，解決了有偏七軸機器人的實時逆運動學運算問題，該方法包括：

基于有偏置七軸機器人，對應建立一個滿足piper準則的虛擬六軸機器人；

將虛擬六軸機器人的第三軸設為臂型角ω，重建虛擬六軸機器人的D-H參數模型，以及建立七軸有偏置機器人與虛擬六軸機器人的關節對應關系；

對于給定的和有偏置七軸機器人的一個探測點θ_7-predict，計算出將代入虛擬六軸機器人中計算運動學逆解，求解出虛擬六軸機器人的一組關節角[θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，θ_6-result]；

計算abs(θ_7-predict-θ_6-result)，其中，abs表示絕對值；

對于每一個探測點θ_7-predict，均計算對應的abs(θ_7-predict-θ_6-result)，確定所有abs(θ_7-predict-θ_6-result)中的最小值對應的θ_7-predict為目標θ_7-predict；

基于目標θ_7-predict，采用數值迭代方法，確定有偏置七軸機器人的一組最優關節角。

本發明提供的一種有偏置七軸機器人實時逆解算法，由于有偏置七軸機器人的逆運動學算法非常復雜，為有偏置七軸機器人對應建立一個滿足piper準則的虛擬六軸機器人，基于虛擬六軸機器人的運動學逆解，以及結合探測擬合法，確定最優的θ₇預測值，基于最優的θ₇預測值，確定有偏置七軸機器人的一組最優關節角，此種算法具有實時性高、收斂性好、能處理多解問題等優點，適用于工業場景。