[发明专利]一种空间可变形桁架逆运动学计算方法及系统

权利要求书

1.一种空间可变形桁架逆运动学计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)将N个桁架单元级联构成空间可变形桁架，其中，N为偶数；

(2)根据第1级桁架单元建立基坐标系OXYZ；

(3)建立各级桁架单元坐标系，将第N+1级桁架单元的固定杆面中心记为可变形桁架的工作点E，第N/2+1级桁架单元的固定杆面中心记为空间可变形桁架工作点E₁；

(4)获取OXYZ坐标系中的工作目标点D(x_d,y_d,z_d)，计算第一阶段目标点D₁(x_d,0,z_d/2)，其中，第一阶段为计算第1级到第N/2级桁架单元逆运动学；

(5)计算从第1级到第N/2级的桁架单元的每一级的工作点在其对应桁架单元坐标系的平行于主动杆面的坐标系平面的投影点，这些投影点构成坐标集合，根据坐标集合得到单级工作空间密度函数；

(6)在步骤(5)中的每一级桁架单元的坐标集合中使得E₁在D₁处概率密度函数最大的一个工作点作为该级工作点；

(7)由步骤(6)中的工作点得到第1至N/2级桁架单元各杆长度；

(8)计算从第N/2+1级到第N级的桁架单元的每一级的工作点在其对应桁架单元坐标系的平行于主动杆面的坐标系平面的投影点，这些投影点构成坐标集合，根据坐标集合得到单级工作空间密度函数；

(9)在步骤(8)中的每一级桁架单元的坐标集合中使得E在D处概率密度函数最大的一个工作点作为该级工作点；

(10)由步骤(9)中的工作点得到第N/2+1至N级桁架单元主动杆长度。

2.根据权利要求1所述的空间可变形桁架逆运动学计算方法，其特征在于：在步骤(1)中，每级桁架单元为六面体，包括底面、四个侧面和顶面，底面和顶面为正方形，各边长度相同，且为常量w，自下而上，将各级桁架单元依次记为第1,…,N级桁架单元；对第1至N/2级桁架单元，前后两个面为主动杆面，左右两个面为被动杆面；对第N/2+1至N级桁架单元，左右两个面为主动杆面，前后两个面为被动杆面；主动杆面中，侧棱和面对角线均为主动调节长度的杆，且每组相对的杆的杆长同步运动；被动杆面中，侧棱与主动杆面的侧棱共用，面对角线为长度被动变化的杆；第k级桁架单元中，底面和顶面分别记为第k级和第k+1级固定杆面，主动杆面、被动杆面分别记为第k级主动杆面和第k级被动杆面，其中，k＝1,…,N。

3.根据权利要求2所述的空间可变形桁架逆运动学计算方法，其特征在于：在步骤(2)中，原点O位于第1级桁架单元的固定杆面正方形中心，OX轴平行于第1级桁架单元的主动杆面与底面的交线，OY轴平行于第1级桁架单元的被动杆面与底面的交线，OZ轴沿底面垂线向上，OX、OY、OZ轴构成右手坐标系。