[发明专利]一种采用框架描述的工业机器人工具位姿控制方法

权利要求书

1.一种采用框架描述的工业机器人工具位姿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

工具坐标系标定：确定工具坐标系{T}相对于末端执行器坐标系{E}的变换矩阵；

确定程序段首末端点处工具坐标系的框架形式，即程序段首末端点处工具坐标系{T}相对于基坐标系{B}的原点位置坐标及工具坐标系{T}各坐标轴单位方向矢量的表示

进行工具位姿的四元数插值计算：根据程序段首末端点处的工具坐标系框架，确定变换矩阵T_c，然后将变换矩阵T_c转化为四元数表示形式，利用四元数的几何特征，将四元数表示形式转换为相对于基坐标系的单位法矢量及绕单位法矢量的旋转角度；

计算插值后工具坐标系的框架形式，即插值后工具坐标系{T}相对于基坐标系{B}的原点位置坐标及工具坐标系{T}各坐标轴单位方向矢量的表示；

将工具坐标系中框架形式转化为末端执行器坐标系的框架形式，进行机器人逆向运动学求解，确定各关节位置值。

2.根据权利要求1所述的一种采用框架描述的工业机器人工具位姿控制方法，其特征在于，所述工具坐标系{T}用于定义工具的位置及工具的姿态。

3.根据权利要求1所述的一种采用框架描述的工业机器人工具位姿控制方法，其特征在于，所述末端执行器坐标系{E}为与机器人最后一个连杆固结的坐标系，原点位于机器人末端法兰盘中心。

4.根据权利要求1所述的一种采用框架描述的工业机器人工具位姿控制方法，其特征在于，所述程序段首末端点处工具坐标系的框架形式由工具坐标系{T}相对于末端执行器坐标系{E}和末端执行器坐标系{E}相对于基坐标系{B}的复合变换得到；

其中，工具坐标系{T}相对于末端执行器坐标系{E}的变换矩阵由工具坐标系标定得到；末端执行器坐标系{E}相对于基坐标系{B}的变换矩阵是由机器人运动学正解得到：

TEB=REBpBEo0001---(1)]]>

矩阵表示末端执行器坐标系{E}到基坐标系{B}的位姿关系；为末端执行器坐标系{E}相对于基坐标系{B}的旋转矩阵，分块为3个方位矢量分别表示{E}的3个单位主矢量相对于{B}的方向余弦；^BP_Eo为末端执行器坐标系{E}的原点相对于基坐标系{B}的位置矢量。