[发明专利]一种多关节助老助残轮椅机械臂及其基于旋量理论的运动学建模方法

摘要

本发明公开了一种多关节助老助残轮椅机械臂及其基于旋量理论的运动学建模方法，属于机器人运动学分析方法的研究领域。本发明通过旋量理论的指数矩阵形式进行轮椅机械臂的运动学建模，首先建立初始位姿的基坐标系与工具坐标系，然后由基坐标系与工具坐标系确定轮椅机械臂运动学参数，并完成正运动学模型的建立。再根据轮椅机械臂的结构形式和各关节的运动方式，将轮椅机械臂看作平面两杆机器人的逆运动学形式来实现对机械臂关节运动量的求解，最终完成逆运动学求解分析。本发明通过将几何描述与旋量理论结合的方式，实现了运动学求解算法简化为代数方程组求解的过程，为轮椅机械臂的实时运动控制提供了一种新的更加便捷的建模求解方法。

主权项

1.一种多关节助老助残轮椅机械臂及其基于旋量理论的运动学建模方法，其特征在于对一种多关节轮椅机械臂的正运动学与逆运动学建模求解的过程，是基于旋量理论的理论基础上实现的；所述轮椅机械臂是由一个前轮装有轮椅驱动电机（5）的电动轮椅移动平台（a）和一个多关节轻型的机械臂（b）组装而成；其中机械臂（b）通过直线导轨（2）安装在电动轮椅移动平台（a）左侧驱动轮的正上方，而机械臂（b）是由一个上下移动关节、两个水平转动关节和一个具有一定功能的机械臂末端效应器（4）构成，机械臂（b）的上下移动关节是一种滑块（3）与直线导轨（2）的运动形式，机械臂（b）转动关节的驱动机构是基于套索式绳传动机构原理，设计的一种利用绳索传动的分离驱动机构形式，机械臂（b）的转动关节以及机械臂末端效应器（4）的运动均是通过机械臂绳传动机构（1）实现动力的传递，而机械臂驱动控制装置（6）安装在电动轮椅移动平台（a）的背面；所述机械臂（b）有三个运动关节，其结构形式属于一种串联开链式的机构。