[發明專利]一種基于附加編碼器的并聯六軸機器人速度正解方法

在審

• 申請號: 202210395720.7
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114589700A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 郭鵬
• 申請（專利權）人: 伯朗特機器人股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 龍婷

本發明涉及一種基于附加編碼器的并聯六軸機器人速度正解方法和六軸機器人，本發明提供的并聯六軸機器人速度正解方法在機器人的特定關節處安裝了五個角度編碼器，可以額外讀取5個部位的角度值和角速度值，同時結合給定并聯六軸機器人的結構參數以及任意時刻的電缸活塞桿的伸長量以及伸縮速度，來求解動平臺任意時刻的線速度和角速度。因為通過五個編碼器可以獲得更多的信息，可以降低求解正解的難度，并且本發明在運算過程中，只有初等的矩陣乘法運算，即只有簡易的乘法和加法運算，所以計算效率得到有效提高。上述方法還便于使用C/C++等編程語言重構，重構以后即可運行控制系統中。

技術領域

本發明涉及工業機器人的技術領域，特別是涉及一種基于附加編碼器的并聯六軸機器人速度正解方法。

背景技術

并聯機器人是一類結構全新的機器人，與傳統的工業機器人相比，它具有更高的剛度、精度和更好的承載能力等優點，其應用幾乎涉及現代尖端技術的許多領域。在定位平臺、仿真設備、娛樂設備等領域已有廣泛的應用，在自動化加工應用場景的潛力也很大。

在目前的學術和商用領域，絕大多數六軸機器人采用6-6UPS或者6-6UPU構型。

6-6UPS表示在靜平臺上設置6個虎克鉸關節，在動平臺上設置6個球絞關節。靜平臺上的每個虎克鉸關節和動平臺上的虎克絞關節中間均通過電缸連接，電缸的活塞桿可以伸縮。6個電缸的活塞桿伸縮可導致動平臺的位置和姿態變化，共6個自由度。

6-6UPU表示在靜平臺上設置6個虎克鉸關節，在動平臺上設置6個虎克鉸關節。靜平臺上的每個虎克鉸關節和動平臺上的每個虎克絞關節中間均通過電缸連接，電缸的活塞桿可以伸縮。6個電缸的活塞桿伸縮可導致動平臺的位置和姿態變化，共6個自由度。

在并聯機器人運動分析中，給出各主動件的位置，求解動平臺的位姿稱為位姿正解，這對于機器人機構的工作空間解析、誤差補償都具有深遠的意義。有了末端的位置和姿態信息，可以用來對機器人的末端的工作狀態作限制處理，即控制系統在運行過程中不斷地判定速度，當超過用戶的設定極限時，即報警停機。目前針對6-6UPU構型的六軸機器人，尚無公開的速度正解算法。

發明內容

基于此，本發明的目的在于提供一種基于附加編碼器的并聯六軸機器人速度正解方法，用于監控并聯機器人末端在任意時刻所處的線速度和角速度。

第一方面，本發明提供了一種基于附加編碼器的并聯六軸機器人速度正解方法，所述六軸機器人包括靜平臺、動平臺、虎克鉸組件、關節組件和電缸組件；

所述關節組件包括：

軸承座；

交叉軸殼體，所述交叉軸殼體轉動設置在所述軸承座上；

軸耳，所述軸耳轉動設置在所述交叉軸殼體上，所述軸耳在所述交叉軸殼體上的旋轉軸線與所述交叉軸殼體在所述軸承座上的旋轉軸線相交且相互垂直，在所述軸耳上設置有兩個軸承孔，所述兩個軸承孔關于所述軸耳在所述交叉軸殼體上的旋轉軸線對稱分布，所述兩個軸承孔的軸線相互平行且位于同一水平面上，所述軸承孔的軸線與所述交叉軸殼體在所述軸承座上的旋轉軸線相互垂直；

所述虎克鉸組件安裝在所述靜平臺上，所述關節組件安裝在所述動平臺上，所述電缸組件的一端安裝在所述虎克鉸組件上，所述電缸組件的另一端通過承力銷軸轉動連接在所述關節組件的所述軸耳上，所述承力銷軸轉動設置在所述軸耳的所述軸承孔內；

在所述靜平臺上安裝有六個所述虎克鉸組件，所述六個虎克鉸組件分別為第一虎克鉸組件、第二虎克鉸組件、第三虎克鉸組件、第四虎克鉸組件、第五虎克鉸組件、第六虎克鉸組件，在所述動平臺上設置有三個所述關節組件，所述三個關節組件分別為第一關節組件、第二關節組件、第三關節組件，所述靜平臺與所述動平臺之間設置有六個所述電缸組件，所述六個電缸組件分別為第一電缸組件、第二電缸組件、第三電缸組件、第四電缸組件、第五電缸組件、第六電缸組件；