[发明专利]一种三自由度混联机械臂的运动学正解求解方法

说明书

本发明涉及一种三自由度混联机械臂的运动学正解求解方法，更具体地，涉及一种“三自由度混联机械臂”(专利授权号：CN102320041A)的运动学正解求解方法。该方法根据该混联机械臂的几何特征，推导出机械臂末端参考点M的位置坐标与各驱动关节l₁、l₂和l₃的长度之间的对应关系。该方法提供了该三自由度混联机械臂正解的简便算法，为该混联机械臂的运动学分析建立了有效的运动学正解模型，也为该混联机械臂的进一步使用奠定了良好的数学基础。

技术领域

本发明涉及一种三自由度混联机械臂的运动学正解求解方法。

背景技术

专利CN102320041A公开了一种三自由度混联机械臂，该机械臂充分发挥了串联机构与并联机构的优点，具有结构刚度好，工作空间大的优点。为进一步分析该混联机械臂的运动性能，需为该混联机械臂提供有效的运动学正解模型，而该机械臂为一种新型混联机械臂，尚无可借鉴的运动学正解模型。本发明旨在为该混联机械臂提供一种运动学正解的求解方法。

该三自由度混联机械臂末端的位姿是由其中的并联机构和串联机构共同作用的结果，本发明根据该三自由度混联机械臂的几何结构特点，推导出一种简便实用的运动学正解模型。

发明内容

本发明为一种新型的三自由度混联机械臂提供了一种简便实用的运动学正解的求解方法。运动学正解描述的是机械臂末端的位姿与各关节变量之间的关系。由于该三自由度混联机械臂的姿态与位置是耦合的，因此，所述的三自由度混联机械臂的正解是指已知三移动副变量l₁、l₂、l₃的长度，求解末端参考点M的位置坐标^OP_M＝(x_M，y_M，z_M)^T。

第一步，求解O₂点在基系中的坐标

第二步，求解{B}系相对基系的变换矩阵

第三步，求解{G}系相对基系的变换矩阵

第四步，求解末端参考点M在基系中的坐标^OP_M＝(x_M，y_M，z_M)^T与输入变量l₁、l₂和l₃的关系。至此，该三自由度混联机械臂的正解求解完毕。

本发明具有计算简单、易于实现的特点，为该三自由度混联机械臂的运动学分析提供了有效的运动学正解模型。

附图说明

附图是该三自由度混联机械臂正解求解的坐标系布局图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。

附图说明

附图是该三自由度混联机械臂正解求解的坐标系布局图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。

参照附图，一种三自由度混联机械臂的运动学正解是指已知三移动副变量l₁、l₂、l₃的长度，求解末端参考点M的坐标^OP_M＝(x_M，y_M，z_M)^T。