工業(yè)機器人奇異點處理方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)機器人奇異點處理方法及裝置，該方法包括：建立所述工業(yè)機器人的運動學模型，獲取所述工業(yè)機器人運動學的正反解；根據(jù)所述工業(yè)機器人的運動學的正反解，獲取所述工業(yè)機器人處于奇異點的條件值；根據(jù)所述條件值判斷所述工業(yè)機器人是否處于奇異點；若所述判斷為是，則控制所述工業(yè)機器人通過所述奇異點。本發(fā)明采用上述的技術(shù)方案，可以使得工業(yè)機器人順利通過腕部的奇異值，可以使得工業(yè)機器人的工作空間更大，在工業(yè)機器人接近腕部奇異點時，機器人不會停止工作，提高了工業(yè)機器人的靈活性。
【專利說明】工業(yè)機器人奇異點處理方法及裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人控制領域，尤其涉及一種工業(yè)機器人奇異點處理方法及裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]工業(yè)機器人是工作機器，其可以裝備用于對對象進行自動處理和/或加工的工具，并可以對多個運動軸，例如就方向、位置和工作流程進行編程。工業(yè)機器人通常包括具有多個軸的機器人臂以及可編程控制器(控制裝置)，控制器在運行中控制或調(diào)整工業(yè)機器人的運動過程。
[0003]對于球形腕型六自由度工業(yè)機器人，機器人腕部的三個自由度的軸線(四五六軸)相交于一點。五軸為零度時，四、六軸運動方向重合，即為腕部奇異點。機器人工作的時候很容易走到奇異點，這時候如果可以設計一種簡易的算法使機器人能夠走過奇異點，將對工業(yè)機器人的性能有很大提高，不但可以增加工業(yè)機器人的操作空間，還可以使機器人在實際應用中減少了很多的不便。例如，如何利用運動學解決機器人快速安全的通過奇異位形是一個十分有意義的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種工業(yè)機器人奇異點處理方法及裝置，其可克服上述缺陷。為了解決工業(yè)機器人在運動中遇到腕部奇異點不能通過的問題，本發(fā)明提出了基于檢測模塊和過渡模塊的腕部奇異點處理方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的， 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]建立所述工業(yè)機器人的運動學模型，獲取所述工業(yè)機器人運動學的正反解；
[0007]根據(jù)所述工業(yè)機器人的運動學的正反解，獲取所述工業(yè)機器人處于奇異點的條件值；
[0008]根據(jù)所述條件值判斷所述工業(yè)機器人是否處于奇異點；若所述判斷為是，則控制所述工業(yè)機器人通過所述奇異點。
[0009]其中，所述建立所述工業(yè)機器人的運動學模型，獲取所述工業(yè)機器人運動學的正反解的公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)機器人奇異點處理方法，其特征在于，包括: 建立所述工業(yè)機器人的運動學模型，獲取所述工業(yè)機器人運動學的正反解； 根據(jù)所述工業(yè)機器人的運動學的正反解，獲取所述工業(yè)機器人處于奇異點的條件值；根據(jù)所述條件值判斷所述工業(yè)機器人是否處于奇異點；若所述判斷為是，則控制所述工業(yè)機器人通過所述奇異點。
2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機器人奇異點處理方法，其特征在于，所述建立所述工業(yè)機器人的運動學模型，獲取所述工業(yè)機器人運動學的正反解的公式為:

3.如權(quán)利要求2所述的工業(yè)機器人奇異點處理方法，其特征在于，所述建立所述工業(yè)機器人的運動學模型，獲取所述工業(yè)機器人運動學的正反解包括: 根據(jù)特征2中運動學反解，給出腕部奇異位置的判別方法，Θ 5=0進入奇異點處理程序。
4.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機器人奇異點處理方法，其特征在于，所述根據(jù)所述條件值判斷所述工業(yè)機器人是否處于奇異點；若所述判斷為是，則控制所述工業(yè)機器人通過所述奇異點，包括: 判斷所述工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)5的值是否大于閾值；若所述關(guān)節(jié)5的值不大于閾值，則判定所述工業(yè)機器人處于奇異點，并進一步判斷末端是否在機器人6軸的X方向運動； 若判定在6軸X方向運動，則緩沖過渡關(guān)節(jié)4運動90度；若判定未在6軸X方向運動，則按關(guān)節(jié)5為零的反解公式進行求解。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的工業(yè)機器人奇異點處理方法，其特征在于，所述工業(yè)機器人為球形腕型六自由度工業(yè)機器人。
6.一種工業(yè)機器人奇異點處理裝置，其特征在于，包括: 模型處理模塊，用于建立所述工業(yè)機器人的運動學模型，獲取所述工業(yè)機器人運動學的正反解； 奇異點檢測模塊，用于根據(jù)所述模型處理模塊所獲取的工業(yè)機器人的運動學的正反解，獲取所述工業(yè)機器人處于奇異點的條件值； 奇異點過渡模塊，用于根據(jù)所述條件值判斷所述工業(yè)機器人是否處于奇異點；若所述判斷為是，則控制所述工業(yè)機器人通過所述奇異點。
7.如權(quán)利要求6所述的工業(yè)機器人奇異點處理裝置，其特征在于，所述模型處理模塊包括: 模型建立單元，用于通過以下傳遞矩陣公式建立所述工業(yè)機器人的運動學模型；
8.如權(quán)利要求7所述的工業(yè)機器人奇異點處理裝置，其特征在于，所述模型求解單元包括: 正向求解子單元，用于正向求解，由θ丨一 θ 6推導T關(guān)節(jié)角求位置； 反向求解子單元，用于由T推導Θ 1-Θ 6反向運動學，在末端直線軌跡時，進入奇異點處理程序； 顯示處理子單元，用于顯示工業(yè)機器人的位置與姿態(tài)信息，將工業(yè)機器人關(guān)節(jié)位置信息發(fā)送于關(guān)節(jié)的驅(qū)動器。
9.如權(quán)利要求2所述的工業(yè)機器人奇異點過渡模塊，其特征在于，所述奇異點過渡模塊包括: 第一判斷單元，用于判斷所述工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)5的值是否大于閾值；若所述關(guān)節(jié)5的值不大于閾值，則判定所述工業(yè)機器人處于奇異點； 第二判斷單元，用于在所述第一判斷單元判定所述工業(yè)機器人處于奇異點時，進一步判斷末端是否在機器人6軸的X方向運動； 奇異點處理單元，用于在所述第二判斷單元判定所述工業(yè)機器人在X軸方向運動時，緩沖過渡關(guān)節(jié)4運動90度；在所 述第二判斷單元判定所述工業(yè)機器人未在X軸方向運動時，則關(guān)節(jié)5為零(θ5=0)求解公式。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項所述的工業(yè)機器人奇異點處理裝置，其特征在于，所述工業(yè)機器人為球形腕型六自由度工業(yè)機器人。
【文檔編號】B25J13/00GK103802114SQ201210444346
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月8日
【發(fā)明者】徐方, 曲道奎, 黃玉釧, 鄒風山, 杜振軍, 鄭春暉 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司