[發(fā)明專利]一種全向移動機(jī)器人及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111095515.0
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113733052B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙飛;岳洋;龔陳威;王虓;梅雪松
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J5/00;B25J9/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種全向移動機(jī)器人，其特征在于，包括六軸機(jī)械臂(1)和全向移動平臺(2)，所述六軸機(jī)械臂(1)包括第一關(guān)節(jié)軸(101)、第二關(guān)節(jié)軸(102)、第三關(guān)節(jié)軸(103)、第四關(guān)節(jié)軸(104)、第五關(guān)節(jié)軸(105)和第六關(guān)節(jié)軸(106)，所述第一關(guān)節(jié)軸(101)連接在所述全向移動平臺(2)上，所述第一關(guān)節(jié)軸(101)的輸出端連接所述第二關(guān)節(jié)軸(102)，所述第二關(guān)節(jié)軸(102)的輸出端連接所述第三關(guān)節(jié)軸(103)，所述第三關(guān)節(jié)軸(103)的輸出端連接所述第四關(guān)節(jié)軸(104)，所述第四關(guān)節(jié)軸(104)的輸出端連接所述第五關(guān)節(jié)軸(105)，所述第五關(guān)節(jié)軸(105)的輸出端連接所述第六關(guān)節(jié)軸(106)；所述第一關(guān)節(jié)軸(101)的旋轉(zhuǎn)軸分別與所述全向移動平臺(2)的自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸和所述第二關(guān)節(jié)軸(102)的旋轉(zhuǎn)軸垂直，所述第三關(guān)節(jié)軸(103)的旋轉(zhuǎn)軸分別與所述第二關(guān)節(jié)軸(102)的旋轉(zhuǎn)軸和所述第四關(guān)節(jié)軸(104)的旋轉(zhuǎn)軸垂直，所述第五關(guān)節(jié)軸(105)的旋轉(zhuǎn)軸分別與所述第四關(guān)節(jié)軸(104)的旋轉(zhuǎn)軸和所述第六關(guān)節(jié)軸(106)的旋轉(zhuǎn)軸垂直；所述全向移動平臺(2)的自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸、所述第一關(guān)節(jié)軸(101)的旋轉(zhuǎn)軸和所述第二關(guān)節(jié)軸(102)的旋轉(zhuǎn)軸的軸線交于同一點(diǎn)構(gòu)成球形腕結(jié)構(gòu)，所述第四關(guān)節(jié)軸(104)的旋轉(zhuǎn)軸、所述第五關(guān)節(jié)軸(105)的旋轉(zhuǎn)軸和所述第六關(guān)節(jié)軸(106)的旋轉(zhuǎn)軸的軸線交于同一點(diǎn)構(gòu)成球形腕結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向移動機(jī)器人，其特征在于，所述第一關(guān)節(jié)軸(101)的輸出端與所述第二關(guān)節(jié)軸(102)之間、所述第二關(guān)節(jié)軸(102)的輸出端與所述第三關(guān)節(jié)軸(103)之間、所述第三關(guān)節(jié)軸(103)的輸出端與所述第四關(guān)節(jié)軸(104)之間、所述第四關(guān)節(jié)軸(104)的輸出端與所述第五關(guān)節(jié)軸(105)之間以及所述第五關(guān)節(jié)軸(105)的輸出端與所述第六關(guān)節(jié)軸(106)之間均通過連桿連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向移動機(jī)器人，其特征在于，還包括機(jī)械臂連接座(3)，所述機(jī)械臂連接座(3)固定在所述全向移動平臺(2)上，所述第一關(guān)節(jié)軸(101)連接在所述機(jī)械臂連接座(3)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向移動機(jī)器人，其特征在于，所述全向移動平臺(2)采用麥克納姆輪作為驅(qū)動形式。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向移動機(jī)器人，其特征在于，所述全向移動平臺(2)采用全向輪作為驅(qū)動形式。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向移動機(jī)器人，其特征在于，所述全向移動平臺(2)采用舵輪作為驅(qū)動形式。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向移動機(jī)器人，其特征在于，所述第六關(guān)節(jié)軸(106)的輸出端用于連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的一種全向移動機(jī)器人的控制方法，其特征在于，包括：

依次將所述全向移動平臺(2)的自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸、所述六軸機(jī)械臂(1)的第一關(guān)節(jié)軸(101)、第二關(guān)節(jié)軸(102)、第三關(guān)節(jié)軸(103)、第四關(guān)節(jié)軸(104)、第五關(guān)節(jié)軸(105)和第六關(guān)節(jié)軸(106)定義為第一軸至第七軸，建立等效七軸機(jī)械臂逆運(yùn)動學(xué)模型；

將所述六軸機(jī)械臂(1)在全局坐標(biāo)系下的末端任務(wù)軌跡，分解為在等效七軸機(jī)械臂坐標(biāo)系下的等效七軸機(jī)械臂末端任務(wù)軌跡和在全局坐標(biāo)系下的所述全向移動平臺(2)的平移運(yùn)動軌跡；對于等效七軸機(jī)械臂坐標(biāo)系，其姿態(tài)與全局坐標(biāo)系始終一致，位置固定于所述全向移動平臺(2)自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸上任意點(diǎn)；

將所述在等效七軸機(jī)械臂坐標(biāo)系下的等效七軸機(jī)械臂末端任務(wù)軌跡作為所述等效七軸機(jī)械臂逆運(yùn)動學(xué)模型的輸入，輸出所述全向移動平臺(2)的自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸、六軸機(jī)械臂(1)的第一關(guān)節(jié)軸(101)、第二關(guān)節(jié)軸(102)、第三關(guān)節(jié)軸(103)、第四關(guān)節(jié)軸(104)、第五關(guān)節(jié)軸(105)和第六關(guān)節(jié)軸(106)的運(yùn)動軌跡；

根據(jù)所述全向移動平臺(2)的構(gòu)型，建立全向移動平臺逆運(yùn)動學(xué)模型；

根據(jù)所述全向移動平臺(2)的平移運(yùn)動軌跡和所述全向移動平臺(2)的自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動軌跡，相加得到所述全向移動平臺(2)的實(shí)際運(yùn)動軌跡；

將所述全向移動平臺(2)的實(shí)際運(yùn)動軌跡作為所述全向移動平臺逆運(yùn)動學(xué)模型的輸入，輸出所述全向移動平臺(2)的每個驅(qū)動輪的運(yùn)動軌跡。