[发明专利]关节奇异区域的确定方法、机器人及存储装置

说明书

本申请公开了一种关节奇异区域的确定方法、机器人及存储装置，该方法包括：判断机器人在当前轨迹中当前插补点的下一插补点对应的第一轴和第三轴中至少一个轴的速度是否大于预设速度；若大于预设速度，则设置机器人当前位置为奇异区域的进入边界；并且根据机器人的当前轨迹的终点及后续轨迹的终点对应的第一轴和第三轴的速度，利用分段法确定奇异区域的离开边界。通过上述方式，本申请能够合理确定奇异区域。

技术领域

本申请涉及机器人领域，尤其是涉及一种关节奇异区域的确定方法、机器人及存储装置。

背景技术

机器人运动学中，将机器手臂视为由刚体以及可提供平移或旋转的关节所组成，机器人运动学中使用雅可比(Jacobian)矩阵来转换轴角度及机械手臂末端的关系，当机械手臂中的两轴共线时，矩阵内并非完全线性独立，造成Jacobian矩阵的秩会减少，其行列式值为零，使得Jacobian矩阵无反函数，反向运动学无法运算，从而产生奇异点。当机械手臂末端接近奇异点时，微小的位移变化量就会导致某些轴的角度产生剧烈变化，产生近似无限大的角速度。例如，具有腕部奇异点的机器人，在腕部奇异点处，5轴为0度，4、6轴共线，此时速度雅可比矩阵不可逆，末端笛卡尔空间的有限速度将对应无穷大的轴速度，在这样的区域，机器人难以按照用户的指令程序进行示教和加工。

为了在机械手臂末端接近奇异点之前提前进行速度规划，通常有两种方法确定奇异区域边界：一种方法是直接指定关节的角度作为奇异区域边界；另一种方法是根据轴空间速度和笛卡尔空间的速度和的比例确定奇异区域边界。但是，因为现有机器人奇异区域边界的确定与用户的具体应用无关，无法根据用户指令轨迹的路径和速度确定奇异区域边界，所以可能导致区域设置太大，造成效率的浪费；或区域设置的太小，用户必须修通过修改程序才能通过奇异区域。

发明内容

本申请提出了一种机器人奇异区域的确定方法、机器人及存储装置，能够合理确定奇异区域，减少因区域设置过大造成的效率的浪费，同时可以保证确定的奇异区域不会因过小导致加工过程中出现奇异点导致的关节轴超速问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种机器人奇异区域的确定方法，应用于具有轴线正交于一点的第一轴、第二轴和第三轴的关节式机器人，第一轴、第二轴和第三轴依次连接，包括：判断机器人在当前轨迹中当前插补点的下一插补点对应的第一轴和第三轴中至少一个轴的速度是否大于预设速度；若大于预设速度，则设置机器人当前位置为奇异区域的进入边界；根据机器人的当前轨迹的终点及后续轨迹的终点对应的第一轴和第三轴的速度，利用分段法确定奇异区域的离开边界。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人，包括：机械臂，以及与机械臂连接的处理器，该机械臂轴线正交于一点的第一轴、第二轴和第三轴，第一轴、第二轴和第三轴依次连接；处理器用于执行指令以实现如上所述的机器人奇异区域的确定方法。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种存储装置，内部存储有程序文件，该程序文件被执行以实现如上所述的机器人奇异区域的确定方法。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的实施例中，通过判断机器人在当前轨迹中当前插补点的下一插补点对应的第一轴和第三轴中至少一个轴的速度是否大于预设速度；若大于预设速度，则设置机器人当前位置为奇异区域的进入边界；并且根据机器人的当前轨迹的终点及后续轨迹的终点对应的第一轴和第三轴的速度，利用分段法确定奇异区域的离开边界，从而可以根据加工或示教过程中的实际指令控制的机械臂的轨迹过程中第一轴和第三轴中至少一个轴是否超速作为判断条件，并结合分段法可以实时确定合理的奇异区域边界，使得确定的奇异区域不会因过小导致加工过程中出现因奇异点导致的关节轴超速问题，也不会因为确定的过大导致不必要的轨迹精度的损失。

附图说明

图1是本申请机器人奇异区域的确定方法第一实施例的流程示意图；

图2是具有轴线相交于一点的第一轴、第二轴和第三轴的六轴串联机器人的结构示意图；