[发明专利]一种基于多判据的六自由度串联机器人奇异性处理方法

摘要

本发明提出了一种基于多判据的六自由度串联机器人奇异性处理方法，包括如下步骤采用S形加减速算法规划机器人末端的笛卡尔轨迹，对笛卡尔轨迹进行分析得到第一至第三奇异性判据，包括根据空间坐标变换算法计算出笛卡尔轨迹的空间速度，计算机器人的关节空间速度到笛卡尔空间速度的映射矩阵；计算第一至第三奇异性判据；对第一至第三奇异性判据进行判断和分析，根据分析结果对机器人采用对应的奇异性处理措施。本发明在奇异性判断上采用三种判据组合的方式，可以对六自由度串联机器人的奇异性进行更细致更准确的划分，提高奇异性处理的准确性，可适应多种实际运行工况的要求。

主权项

一种基于多判据的六自由度串联机器人奇异性处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，采用S形加减速算法规划机器人末端的笛卡尔轨迹，对所述笛卡尔轨迹进行分析得到第一至第三奇异性判据，包括如下步骤：步骤S11，根据空间坐标变换算法计算出所述笛卡尔轨迹的空间速度v(P)，计算所述机器人的关节空间速度到笛卡尔空间速度v(P)的映射矩阵，即雅克比矩阵J(q)；步骤S12，计算所述雅克比矩阵J(q)的奇异值得到第一奇异性判据μ，其中，μ为当前雅克比矩阵灵活度指标，计算所述雅克比矩阵J(q)的奇异值为：D＝sqrt(abs(eig(J(q)TJ(q))))，其中，D为当前雅克比矩阵J(q)的奇异值向量，eig为计算矩阵的特征值操作，abs为取绝对值操作，sqrt为开方操作；根据所述雅克比矩阵J(q)的奇异值计算第一奇异性判据μ，步骤S13，将经由所述雅克比矩阵J(q)映射后得到的关节速度与预设速度进行比较，得到第二奇异性判据OP，其中，OP为关节速度与预设速度的超速比，其中，将笛卡尔空间的速度映射到关节速度为：其中，为第i轴通过雅克比矩阵映射得到的期望关节速度；根据关节速度与预设速度计算所述第二奇异性判据OP为：OP＝(opi)＝(op1,op2,op3,op4,op5,op6)，其中，opi为预设的第i轴最大速度；步骤S14，根据前瞻缓冲队列中5轴的角度值θ5，判断该角度值θ5的绝对值是否小于预设角度值γ，将判断结果η作为第三奇异性判据，其中，所述第三奇异性判据η为：步骤S2，对所述第一至第三奇异性判据进行判断和分析，根据分析结果对所述机器人采用对应的奇异性处理措施，包括：当η＝1时，将机器人的插补方式由笛卡尔空间插补改为关节空间插补以通过奇异域；当OP中至少一个数值大于1，η＝0，μ＞σ时，采用降速算法通过奇异域，其中，σ为预设灵活度阈值；当OP中数值均不大于1或满足η＝0且μ＜σ条件时，对所述机器人不作奇异性处理，其中，σ为预设灵活度阈值。