[发明专利]四自由度的自动装甑机器人的投料方法

权利要求书

1.四自由度的自动装甑机器人的投料方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设于甑桶(1)旁边的四自由度转动关节的机械臂(3)，所述机械臂(3)的四个关节为旋转关节，所述机械臂(3)的末端连接有投料器(4)，所述投料器(4)上固定有红外相机(5)；利用红外相机(5)对甑桶(1)的底部热图像分析定位，并计算出所需投料点位置处的参数；选定甑桶(1)的底部中心位置为原点建立平面直角坐标系，以机械臂(3)的基座 (2)的中心为原点建立坐标系{0}，机械臂(3)的各关节分别建立直角坐标系：第一关节的坐标系{1}、第二关节的坐标系{2}、第三关节的坐标系{3}和第四关节的坐标系{4}；

使原点与机械臂(3)的基座(2)中心呈一条直线，确定两点的距离、且确定机械臂(3)末端与甑桶(1)底部的相对高度，并保持不变；

2)利用坐标变换方法对机械臂(3)的运动学进行分析定位，并计算出机械臂(3)末端的绝对位置以及各关节对应连杆和投料器(4)的参数；机械臂(3)的两相邻连杆的相对位置计算公式为：

其中：

a_i表示沿着X_i轴从Z_i移动到Z_i+1的距离；

α_i表示绕着X_i轴从Z_i转到Z_i+1的角度；

d_i表示沿着Z_i轴从X_i-1到X_i的距离；

θ_i表示绕着Z_i轴从X_i-1到X_i的角度；

cθi表示cosθi；

sθi表示sinθi；

利用坐标变换方法建立机械臂(3)的D-H参数：

a₀＝0、α₀＝0、d₁＝L₁、θ₁＝θ₁；

a₁＝0、α₁＝-90°、d₂＝0、θ₂＝θ₂；

a₂＝L3、α₂＝0、d₃＝0、θ₁＝θ₃；

a₃＝0、α₃＝-90°、d₄＝L4、θ₁＝θ₄；

其中，Li表示坐标系{i-1}的坐标原点到坐标系{i}的坐标原点的距离；即L1表示坐标系{0}的坐标原点到坐标系{1}的坐标原点的距离、L2表示坐标系{1}的坐标原点到坐标系{2}的坐标原点的距离、L3表示坐标系{2}的坐标原点到坐标系{3}的坐标原点的距离、L4表示坐标系{3}的坐标原点到坐标系{4}的坐标原点的距离；

所述投料桶可绕y轴旋转，转角由θ₂、θ₃、θ₄确定；

3)将步骤1)中所得的参数和步骤2)中所得的参数进行对比分析，实现定位。

2.如权利要求1所述的四自由度的自动装甑机器人的投料方法，其特征在于：所述步骤1)中，红外相机(5)对甑桶(1)底部受热程度进行图像信息采集，通过对比图像颜色深浅的差异，确定甑桶(1)底部的所需要投料点，计算出所需要投料点在坐标系{0}中的相对位置，从而计算出所需要投料点相对于机械臂(3)的基座(2)的相对位置。

3.如权利要求2所述的四自由度的自动装甑机器人的投料方法，其特征在于：所述步骤2)中，通过计算出所需要投料点相对于机械臂(3)的基座(2)的相对位置和机械臂(3)相对于甑桶(1)底部的高度，从而确定红外相机(5)在空间的绝对位置，从而确定机械臂(3)投料器(4)的绝对位置。

4.如权利要求3所述的四自由度的自动装甑机器人的投料方法，其特征在于：所述步骤3)中，利用运动学的坐标变换方法建立正运动学模型，利用逆运动学解析方法求出各关节的角度和位置。