[發明專利]一種協作機器人的逆運動學求解方法

在審

• 申請號: 202210671190.4
• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN115008459A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 張耀倫;張煜;呂建浩;張盼盼;張秀芬;張增倫
• 申請（專利權）人: 張耀倫
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G06F17/12;G06F17/15;G06F17/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李盛洪

1.一種協作機器人的逆運動學求解方法，其特征在于，所述逆運動學求解方法包括以下步驟：

S1、建立連桿坐標系，并設定協作機器人的各關節軸的轉動角度為關節變量θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆，其中關節數目為自協作機器人安裝底座由下而上依次的各個驅動電機；

S2、通過運動學建模分析得到正運動學方程；

S3、求解關節1的角度，通過數學分析變換，采取修正數學函數Atan2，求解關節1的角度值；通過逆運動學方程的數學關系，求解關節5的角度值，然后求解關節6的角度值；

S4、求解其他逆運動學的關節角度過程中通過計算分析引入多個變量，并在計算過程中依據數學留元關系，將引入的變量進行保留并代入相關的下一個關節變量的求解過程；

S5、逆運動學求解過程中存在的多解，通過求解過程中的數學關聯和依賴關系，得到期望的逆運動學求解結果的唯一性。

2.根據權利要求1所述的一種協作機器人的逆運動學求解方法，其特征在于，所述步驟S2在求解關節1的角度的過程中，通過數學分析變換，采取修正數學函數Atan2，結合投影矢量關系求解關節1的角度值。

3.根據權利要求1所述的一種協作機器人的逆運動學求解方法，其特征在于，所述步驟S2中，通過方程中數學關系，求解關節5的角度值，然后求解關節6的角度值，然后再依次求解關節3、關節2和關節4的角度值。

4.根據權利要求3所述的一種協作機器人的逆運動學求解方法，其特征在于，所述逆運動學求解方法包括以下步驟：當關節5的角度值為0時，在運動過程中設關節6的角度為0，然后依次解算其他關節的角度值；在機器人運動控制過程中規劃關節5運動，使其偏離零度值。

5.根據權利要求1所述的一種協作機器人的逆運動學求解方法，其特征在于，所述步驟S4在求解關節3的角度的過程中，通過步驟S2獲得關節角度1的值，求得關節2的當前位置，并依據關節5和關節6的值求得關節4的當前位置，結合關節2和關節4的位置信息，通過三角形的余弦定理，求得關節3的角度值。

6.根據權利要求1所述的一種協作機器人的逆運動學求解方法，其特征在于，所述步驟S4在求解關節2的角度的過程中，通過引入關節1和關節3的關節變量，通過留元的方式求解數學方程組求解出關節2的角度值。

7.根據權利要求1所述的一種協作機器人的逆運動學求解方法，其特征在于，所述步驟S4在求解關節4的角度的過程中，通過引入的各關節變量和逆運動學方程的數學關系求解關節4的角度值。