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并聯(lián)機器人工作空間的求解方法與流程

文檔序號:12466737閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,所述方法包括:

步驟一:建立并聯(lián)機構(gòu)的坐標系,定義出并聯(lián)機構(gòu)的活動平臺坐標系{P}:Op-XpYpZp和并聯(lián)機構(gòu)的固定平臺坐標系{B}:Ob-XbYbZb;

步驟二:變換坐標系以歐拉角表示活動平臺的姿態(tài);

步驟三:在以歐拉角方法表示活動平臺的姿態(tài)下,根據(jù)定義的傳遞矩陣和解算公式得到該姿態(tài)下的并聯(lián)機構(gòu)的桿長;

步驟四:對活動平臺進行空間掃描,根據(jù)邊界約束條件生成具有一定姿態(tài)調(diào)整能力的工作空間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,所述步驟二包括將活動平臺坐標系{P}:Op-XpYpZp的當前姿態(tài)用初始與固定平臺坐標系{B}:Ob-XbYbZb重合的坐標系進行三次有順序的旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,三次旋轉(zhuǎn)的順序為:(1)繞{P}坐標系的Zp軸旋轉(zhuǎn)角ψ,ψ為最終Zp在{B}中XbYb平面內(nèi)的投影與Xb的夾角;(2)繞{P}坐標系的Yp軸旋轉(zhuǎn)角θ,θ為最終Zp在{B}中與Zb的夾角;(3)最后再繞{P}坐標系的Zp軸旋轉(zhuǎn)角φ。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,所述步驟三中的傳遞矩陣具體公式為

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其中,φ、θ、ψ為歐拉角中的自旋角、章動角和進動角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,所述步驟三中的解算公式具體為

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其中,xp,yp,zp為活動平臺的原點以沿固定平臺的坐標系Xb,Yb,Zb的軸向移動量,為A1~A6在固定平臺坐標系中的坐標,為A1~A6在活動平臺坐標系中的坐標。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,所述步驟四中的邊界約束條件具體指桿長極值。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,所述桿長極值包括桿長極大值和桿長極小值。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,所述步驟四中空間掃描的掃描方式,采用柱坐標的極角和極徑的方式在空間中進行掃描,直至探測出空間中所有的邊界。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,所述步驟四的具體流程為:利用柱坐標系的方式構(gòu)造掃描空間,在高度上以微小步長將搜索空間分割為若干個平行的掃面平面;在每個掃面平面上以極坐標的方式,使活動平臺中心點坐標的極徑和極角分別從0開始逐漸增大;由步驟三計算得到每個掃描點對應位置的各個桿長長度l';根據(jù)桿長約束條件lmin≤li≤lmax判斷是否仍在工作空間范圍內(nèi),若超出的話記錄邊界點;依次搜索出各個掃描截面上的邊界曲線,進而得到整個工作空間。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的求解并聯(lián)機構(gòu)工作空間的方法,其特征在于,在每個掃面點添加靈活姿態(tài)角判斷的掃描,即令章動角θ為特定值,進動角ψ從0°到360°進行姿態(tài)掃描,為了限制運動平臺自身的轉(zhuǎn)動,令進動角等于自旋角的負數(shù),即ψ=-φ。

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