[发明专利]一种工业机器人综合性能指标设计评价方法

说明书

本发明提供一种工业机器人综合性能指标设计评价方法，包括以下步骤：步骤1：工业机器人性能指标设计；步骤2：指标融合与优化；建立一个完全通用的机器人性能指标是十分复杂的，因此，我们选取三个典型的全域性能指标：工作空间指标、全域速度性能指标、全域加速度性能指标用于评价机器人的几何学、运动学、动力学各自的性能。步骤3：优化算法。本发明设计评价合理，机器人具有综合性能最优值。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人设计评价，尤其涉及一种工业机器人综合性能指标设计评价方法。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展；目前需要提供一种综合性能指标设计评价方法，便于将工业机器人的综合性能提到最优

发明内容

本发明提供一种工业机器人综合性能指标设计评价方法，设计评价合理，机器人具有综合性能最优值。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种工业机器人综合性能指标设计评价方法，包括以下步骤：

步骤1：工业机器人性能指标设计；包括

1.1：工作空间指标；

1.2：运动学条件数指标；

1.3：运动学可操作度指标；

1.4：运动学全域速度性能指标；

1.5：全域加速度性能指标；

步骤2：指标融合与优化；建立一个完全通用的机器人性能指标是十分复杂的，因此，我们选取三个典型的全域性能指标：工作空间指标、全域速度性能指标、全域加速度性能指标用于评价机器人的几何学、运动学、动力学各自的性能。

步骤3：优化算法。

本发明的进一步改进在于：

所述步骤1.1:工作空间指标：机器人在工作过程中，其工作空间指机器人末端执行器能够到达的空间区域；通常分为可达工作空间和灵巧工作空间，并且后者是前者的一个子集；在灵巧的工作空间中，末端执行器可以实现任意方位的变换。通常，机器人工作空间的形状和大小依赖于其机械臂的连杆运动学参数；

一般具有较长连杆长度的机器人有较大的工作空间；但是在总连杆长度相同的条件下机器人可以形成不同的工作空间；性能较好的机器人应具有较大的工作空间同时总的关节长度相对较小；

因此，可将单位长度的总杆长生成的可达工作空间体积做为机器人一个性能指标。其指标可以定义如下：

上式中V表示机器人可达空间体积，∑l_i表示机器人总杆长。

本发明的进一步改进在于：所述步骤1.2：运动学条件数指标：

机器人末端运动与各个关节的运动关系可由雅克比矩阵表示如下式：

上式中v表示末端的空间速度，J是6×n雅克比矩阵，θ表示机器人的关节空间向量，n是机器人的自由度。Salisbury与Craig定义的条件数指标如下：

上式中k_J表示条件数，σ_max、σ_min分别表示雅克比矩阵的最大、最小奇异值，||J(θ)||表示矩阵J的F范式。