[发明专利]机械臂的逆运动学解析方法、装置及设备有效
| 申请号： | 202011605529.8 | 申请日： | 2020-12-29 |
| 公开（公告）号： | CN112597437B | 公开（公告）日： | 2022-09-16 |
| 发明（设计）人： | 李景辰;丁宏钰;范文华 | 申请（专利权）人： | 深圳市优必选科技股份有限公司 |
| 主分类号： | G06F17/16 | 分类号： | G06F17/16 |
| 代理公司： | 深圳中一联合知识产权代理有限公司 44414 | 代理人： | 刘永康 |
| 地址： | 518000 广东省深圳市南山区*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 机械 运动学 解析 方法 装置 设备 | ||
1.一种机械臂的逆运动学解析方法，其特征在于，所述机械臂包括N个关节，且靠近机械臂末端的第N关节和第N-2关节为旋转自由度关节，第N关节转动时，第N关节相对于第N-1关节的平动位置不变，第N-2关节转动时，第N-2关节相对于第N-3关节的平动位置不变，N为大于3的自然数，所述方法包括：
根据机械臂末端位置和所述机械臂中为旋转自由度的第N关节，确定第N-1关节的平动位置；
根据第N-1关节的平动位置，以及第N-1关节相对于世界坐标系的齐次方程，确定第一关节至第N-3关节的旋转角度；
根据机械臂末端的指向，第一关节至第N-3关节的旋转角度，结合第N-3关节至第N关节之间的齐次变换方程，确定第N-1关节和第N-2关节的旋转角度；
根据机械臂末端姿态确定第N关节的旋转角度；
根据机械臂末端的指向，第一关节至第N-3关节的旋转角度，结合第N-3关节至第N关节之间的齐次变换方程，确定第N-1关节和第N-2关节的旋转角度，包括：
根据第一关节至第N-3关节的旋转角度，确定第N-3关节相对于世界坐标系的齐次变换矩阵；
根据N-2关节相对于N-3关节的齐次变换矩阵、第N-1关节相对于第N-2关节的齐次变换矩阵以及第N关节相对于第N-1关节的齐次变换矩阵，确定第N关节相对于世界坐标系的方向矢量；
根据机械臂末端指向与所述第N关节方向矢量的对应关系，确定第N关节对应的方向矢量方程；
根据所述方向矢量方程确定所述第N-1关节和所述第N-2关节的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第N-1关节的平动位置，以及第N-1关节相对于世界坐标系的齐次方程，确定第一关节至第N-3关节的旋转角度，包括：
根据第N-1关节的平动位置与所述第N-1关节相对于世界坐标的齐次方程在每个坐标轴的坐标的对应关系，生成方程组；
根据所述方程组计算所述第一关节至第N-3关节的旋转角度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据第N-1关节的平动位置，以及第N-1关节相对于世界坐标系的齐次方程，确定第一关节至第N-3关节的旋转角度之前，所述方法还包括：
获取第一关节相对于世界坐标系的第一齐次变换矩阵T1，第二关节相对于第一关节的第二齐次变换矩阵T2，直至第N-1关节相对于第N-2关节的第N-1齐次变换矩阵TN-1；
确定第N-1关节相对于世界坐标系的齐次方程为：其中，为第N-1关节相对于世界坐标系的齐次变换矩阵。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述方向矢量方程确定所述第N-1关节和所述第N-2关节的旋转角度，包括：
根据所述方向矢量方程确定每个坐标轴方向的矢量分量方程，根据所述矢量分量方程构成矢量方程组；
根据所述矢量方程组确定所述第N-1关节和所述第N-2关节的旋转角度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据机械臂末端姿态确定第N关节的旋转角度，包括：
根据机械臂末端的夹持角度，确定所述第N关节的旋转角度。
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