[发明专利]基于非对称变结构的操作臂前向运动学定位方法

摘要

本发明涉及一种基于非对称变结构的操作臂前向运动学定位方法，包括：步骤1，在操作空间范围内，初始化参数；步骤2，将多个非对称单模块并联而成的操作臂运动扩展分成多个非对称单模块平移旋转的叠加操作；步骤3，设计参数L_i,θ_i之间的关系；步骤4，根据前向运动学约束方程，展开为超越方程，利用角度参数的变换，获得致密的多项式方程；步骤5，根据代数对消方法，利用参数迭代的方式求解最终的多项式方程；步骤6，计算角度表达式中的关键节点；步骤7，根据变几何桁架操作臂的运动末端位姿向量表达式，计算期望位置X，方向n；步骤8，实现目标位姿的初步定位。与现有技术相比，本发明能提高本发明构建系统的测量精度和计算的数值稳定性。

主权项

1.一种基于非对称变结构的操作臂前向运动学定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在操作空间范围内，初始化参数θ₀、L₀和X₀，其中，θ₀表示对应于角度参数集合Θ＝{θ₁,θ₂,θ₃}的初始状态，L0表示对应于主动杆长参数集合L＝{L₁,L₂,L₃}的初始状态，L₁＝||A₂B₂||表示A₂B₂的长度，L₂＝||B₂C₂||表示B₂C₂的长度，L₃＝||A₂C₂||表示A₂C₂的长度，X0表示对应于操作臂移动平台的中心位置向量参数集合X＝{X_i|i＝1,…,n}的初始状态，n依赖非对称单模块个数，其中θ₁,θ₂,θ₃为可控参数；步骤2，通过模块化设计，将多个非对称单模块并联而成的操作臂运动扩展分成多个非对称单模块平移旋转的叠加操作；步骤3，根据Denavit‑Hartenberg方程，设计主动杆长参数L＝{L₁,L₂,L₃}与角度参数Θ＝{θ₁,θ₂,θ₃}之间的函数关系；步骤4，根据前向运动学约束方程，展开为超越方程，利用角度参数的变换，获得致密的多项式方程；步骤5，根据代数对消方法，利用参数迭代的方式求解最终的多项式方程，由于角度参数约束条件的限制，从多个多项式方程解中获得唯一可行解；步骤6，根据几何辅助线分析方法，获取关键节点的角度参数表达式，利用多项式方程解，计算角度表达式中的关键节点A₂,B₂,C₂；步骤7，分析该非对称变结构的几何结构，获得变结构的内在三角拓扑关系；根据变几何桁架操作臂的运动末端位姿向量表达式，计算期望位置和方向；步骤8，根据上述开环操作过程，利用目标位姿信息，实现目标位姿的初步定位。