[发明专利]一种基于惯量椭球的机器人运动灵活度判定方法

摘要

本发明提出一种基于惯量椭球的机器人运动灵活度判定方法，包括对机器人的每个连杆建立对应的连杆固连坐标系，将每个连杆的质心位置和惯量张量转换至对应的连杆固连坐标系下；根据三维空间几何椭球表达式和坐标转换后的质心位置和惯量张量，生成每个连杆在对应的连杆固连坐标系下的惯量椭球；根据每个连杆在机器人树结构上的结点位置，对每个连杆的惯量椭球采用递归方式计算机器人整体的惯量椭球；根据机器人整体的惯量椭球中记录的惯量信息判断机器人的灵活度。本发明从单个连杆出发计算机器人的灵活度，提供的信息更完整。

主权项

一种基于惯量椭球的机器人运动灵活度判定方法，其特征在于，包括如下步骤：对机器人的每个连杆建立对应的连杆固连坐标系，测量所述机器人的每个连杆的质心位置和惯量张量，并将所述每个连杆的质心位置和惯量张量转换至对应的所述连杆固连坐标系下，其中，采用以下公式将所述每个连杆的质心位置和惯量张量转换至对应的所述连杆固连坐标系下：IB=R(IG+mXcG(XcG)T)RT]]>其中，IG为惯性主轴坐标系G下的惯量张量，IB为连杆固连坐标系B下的惯量张量，为惯性主轴坐标系G下的质心位置；R为惯性主轴坐标系G到连杆固连坐标系B的变换矩阵，m为连杆质量；根据三维空间几何椭球表达式和坐标转换后的质心位置和惯量张量，生成每个所述连杆在对应的连杆固连坐标系下的惯量椭球，其中，每个所述连杆的惯量椭球为表征该连杆的惯量信息的函数，每个所述连杆的惯量椭球的惯量信息包括：该连杆的几何尺寸、关节变量和连杆惯性特征；其中，三维空间几何椭球的表达式为：xTCx＝1x为三维空间向量，C为几何参数矩阵，T为正定对称阵；每个所述连杆的惯量椭球表达式如下：(x-XcB)TIB(x-XcB)=||IB||m,]]>其中，x为三维空间向量，IB为连杆固连坐标系B下的惯量张量，为连杆固连坐标系B下的质心位置，m为连杆的质量，||IB||为惯量张量的范数，表示与质心位置变化相匹配的椭球尺寸；根据每个所述连杆在机器人树结构上的结点位置，对每个所述连杆的惯量椭球采用递归方式计算所述机器人整体的惯量椭球，其中，所述机器人整体的惯量椭球为表征所述机器人的惯量信息的函数；所述机器人整体的惯量椭球惯量信息包括：所述机器人的几何尺寸、关节变量和连杆惯性特征，所述机器人树结构包括一个父结点和多个子结点，其中，父结点对应所述机器人的基座，子结点对应所述机器人的执行器；根据所述机器人整体的惯量椭球中记录的惯量信息判断所述机器人的灵活度。