【技术实现步骤摘要】
本公开实施例涉及计算，尤其涉及一种6r协作机器人腕关节奇异点逆解计算方法。
技术介绍
1、6r协作机器人是包含6个旋转关节的6轴机器人，目前常见的6r协作机器人的结构符合pieper准则，相邻的3个旋转轴相交于一点或相互平行。
2、在协作机器人运动控制领域，正运动学是指已知各个关节角度，求解机器人末端的位姿，是关节空间到笛卡尔空间的映射；而逆运动学是指已知机器人末端的位姿，求解机器人当前位姿对应的各个关节的角度值，是笛卡尔空间到关节空间的映射，即是前者的逆过程。
3、逆运动学是机器人运动控制领域的基础，机器人的逆运动学求解方法主要有封闭解法和数值解法两种。其中，封闭解法计算量小、实时性好，但要求机器人的构型必须满足pieper准则，同时存在着奇异点影响封闭解求解；而数值解法对机器人的构型没有限制，通用性好，但实时性比封闭解法差，且可能存在无法控制最终解的位形或无解等问题。
4、可见，亟需一种求解效率和适应性高的6r协作机器人腕关节奇异点逆解计算方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开实施例提供一种6r协作机器人腕关节奇异点逆解计算方法，至少部分解决现有技术中存在求解效率和适应性较差的问题。
2、本公开实施例提供了一种6r协作机器人腕关节奇异点逆解计算方法，包括：
3、步骤1，针对6r协作机器人，采用standard-dh法建立运动学模型；
4、步骤2，根据运动学模型对应的dh参数表计算正运动学方程，采用封闭解
5、步骤3，从运动学逆解计算公式对应的全部可能解中筛选出最优解；
6、步骤4，判断关节5的余弦值是否符合预设条件，若是，则执行逆解求解公式求解剩余关节角度，若否，则执行步骤5；
7、步骤5，对腕关节奇异点下6r协作机器人构成的类曲柄摇杆机构进行几何分析，求解剩余关节角度。
8、根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤1具体包括：
9、步骤1.1，根据standard-dh法，标识6r协作机器人的连杆坐标系，建立运动学模型；
10、步骤1.2，根据6r协作机器人的结构参数标识dh参数，形成dh参数表。
11、根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤2具体包括：
12、步骤2.1，根据dh参数表计算连杆变换矩阵
13、步骤2.2，根据公式计算正运动学方程；
14、步骤2.3，已知目标位姿变换矩阵，通过等式两边乘逆矩阵，将需要求解的目标关节角度解耦，观察两边矩阵，找到能解出目标关节角的联立方程，逐步推导出运动学逆解计算公式，其中，推导顺序为θ1，θ5，θ6，θ2，θ3，θ4，其中θi为第i个关节角度值。
15、根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤3具体包括：
16、根据最短距离原则，根据运动学逆解计算公式计算各个关节角度和上一时刻的距离之和，以及，为每个关节的距离增加权重，大关节的权重大于小关节的权重，取总距离最小的解为最优解。
17、根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述预设条件为关节5的余弦值为0。
18、根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤5具体包括：
19、步骤5.1，根据运动学逆解计算公式和最短距离原则计算关节1和关节5的双解进行筛选，取与上一时刻变化量最小的解作为关节1和关节5的角度；
20、步骤5.2，取与关节2、关节3、关节4和关节6的旋转轴垂直，且包含基坐标系z轴的平面进行分析，定义为腕关节奇异平面，在腕关节奇异平面对其6r协作机器人进行分析，6r协作机器人在腕关节奇异平面构成平面曲柄摇杆机构；
21、步骤5.3，采用几何法，分析连杆间的几何关系，并结合相关关节零位姿态，得到关节2、关节3和关节4仅包含曲柄旋转角度为未知量的计算公式；
22、步骤5.4，根据最短距离原则得到关节2、关节3和关节4的联合距离公式，采用梯度下降法，迭代计算出使联合距离最小的曲柄角度，再计算出对应的关节2、关节3和关节4的角度；
23、步骤5.5，根据公式计算关节6的角度。
24、本公开实施例中的6r协作机器人腕关节奇异点逆解计算方案，包括：步骤1，针对6r协作机器人，采用standard-dh法建立运动学模型；步骤2，根据运动学模型对应的dh参数表计算正运动学方程，采用封闭解法，推导出运动学逆解计算公式；步骤3，从运动学逆解计算公式对应的全部可能解中筛选出最优解；步骤4，判断关节5的余弦值是否符合预设条件，若是，则执行逆解求解公式求解剩余关节角度，若否，则执行步骤5；步骤5，对腕关节奇异点下6r协作机器人构成的类曲柄摇杆机构进行几何分析，求解剩余关节角度。
25、本公开实施例的有益效果为：通过本公开的方案，当6r协作机器人处于腕关节奇异点时，封闭解法无法求解，将空间问题转化为平面几何问题，在腕关节奇异平面求解其余关节，保证6r协作机器人平稳通过腕关节奇异点，避免停机报警影响正常使用，保证了运动控制的连续性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种6R协作机器人腕关节奇异点逆解计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤1具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于,所述步骤2具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于,所述步骤3具体包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于,所述预设条件为关节5的余弦值为0。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于,所述步骤5具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种6r协作机器人腕关节奇异点逆解计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤1具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于,所述步骤2具体包括：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。