CN115741695B 一种六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法 （江南大学）

一种六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹本发明公开了一种六轴串联工业机器人末描述姿态，利用了三次四元数准均匀B样条曲线作为姿态轨迹过渡段，实现姿态轨迹的平滑过插补计算利用了牛顿迭代法结合六点高斯勒让2教点Qi+1和Qi+2分别为第i+1段姿态轨迹的起始姿态点和终止S4、根据第i+1段姿态轨迹的姿态示教起始姿态点Qi+1和终S6、根据第i段姿态轨迹的角位移长度θi和实际姿态过渡半径求取第i段姿态轨迹过渡段的姿态过渡起点对应的参数值，再根据参数Qi'(u)和导数的求取方式求取第i段姿态S7、根据第i+1段姿态轨迹的角位移长度θi+1和实际姿态过渡半径求取第i段姿态轨S9、根据两条姿态曲线在曲线拼接实现曲率连续需间的函数关系，从而根据插补点的时刻得到插补点在姿态轨迹过渡段上的相对角位移长度，接着根据插补点在姿态轨迹过渡段上的相对角位移长度反解出插补点对应的参数值，最后将插补点对应的参数值代入姿态轨迹过渡段的参数表达式获得插S13、通过运动学逆解求得六轴串联工业机器人各关节转动的角度以驱动六轴串联工2.如权利要求1所述的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法，其特征在33.如权利要求1所述的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法，其特征在判断或是否成立，不成立则令9,-Q,成立则再判断θi＞θi+1是否4.如权利要求1所述的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法，其特征在根据第i段姿态轨迹的角位移长度θi和实际姿态过渡半径求取第i段姿态轨迹过渡段的姿态过渡起点对应的参数值,,如下：再根据参数Qi'(u)和导数的求取方式求取第i段姿态轨迹在姿态过渡起点处的姿态一阶导数,和二阶导数5.如权利要求1所述的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法，其特征在根据第i+1段姿态轨迹的角位移长度θi+1和实际姿态过渡半径求取第i段姿态轨迹过渡段的姿态过渡终点对应的参数值a,如下：再根据参数,(u)和导数的求取方式求取第i+1段姿态轨迹在姿态过渡终点处的姿态6.如权利要求1所述的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法，其特征在4j,3和B4,357.如权利要求6所述的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法，其特征在68.如权利要求7所述的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法，其特征在(28)求得姿态控制点9,和91,最后再将求出的姿态控制点91,、9,、91和9s,以及参数α和β9.如权利要求8所述的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法，其特征在采用复化六点高斯勒让德积分法来求取第i段姿态轨迹过渡段的角位移长度如式7S111、给定插补点在第i段姿态轨迹过渡段上沿着S112、根据相对角位移长度θl和各区间求取的角位移长度找出插补点所在区间的段号移长度θl进行修正；S118、令u＝ul代入第i段姿态轨迹过渡段的公式(11)，从而获得插补点的姿态ql＝qi8[0002]六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹规划算法需要在两个或多个姿态示教点之行效率的六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过[0006]S2、在由姿态示教点Qi和Qi+1构成的球面线性插补轨迹和由姿态示教点Qi+1和Qi+2姿态轨迹过渡段；姿态示教点Qi和Qi+1分别为第i段姿态轨迹的起始姿态点和终止姿态点；姿态示教点Qi+1和Qi+2分别为第i+1段姿态轨迹的起[0007]S3、根据第i段姿态轨迹的姿态示教起始姿态点Qi和终止姿态点Qi+1求取第i段姿9定姿态过渡半径求取实际姿态过渡半径Q;[0013]S7、根据第i+1段姿态轨迹的角位移长度θi+1和实际姿态过渡半径求取第i段姿长度，接着根据插补点在姿态轨迹过渡段上的相对角位移长度反解出插补点对应的参数[0019]S13、通过运动学逆解求得六轴串联工业机器人各关节转动的角度以驱动六轴串渡段的姿态过渡起点对应的参数值y,如下：[0034]根据第i+1段姿态轨迹的角位移长度θi+1和实际姿态过渡半径求取第i段姿态轨的姿态、一阶导数和二阶导数j,,如下：和[0062]根据公式(26)求得姿态控制点919,,93,入式(28)求得姿态控制点9,和94,,最后再将求出的姿态控制点91、9,、9,和9s,以及参数α[0070]采用复化六点高斯勒让德积分法来求取第i段姿态轨迹过渡段的角位移长度如相对角位移长度θl进行修正；[0090]本发明采用四元数描述姿态，利用了三次四元数准均匀B样条曲线作为姿态轨迹[0091]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚[0092]图1为本发明实施例中六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡规划方法的流程[0096]如图1_2所示，为本发明优选实施例中六轴串联工业机器人末端的姿态轨迹过渡轨迹与第i+1段姿态轨迹进行过渡时的实际姿态过渡半径，9,和Ir,分别为第i段姿态轨迹过渡段的姿态过渡起点和姿态过渡终点，为第i段姿态轨迹过渡段的角位移长度，"迹过渡段的三次四元数准均匀B样条曲线的六个姿态控[0099]步骤S3、根据第i段姿态轨迹的姿态示教起始姿态点Qi和终止姿态点Qi+1求取第i[0103]步骤S4、根据第i+1段姿态轨迹的姿态示教起始姿态点Qi+1和终止姿态点Qi+2求取渡段的姿态过渡起点对应的参数值,,如下：[0116]步骤S7、根据第i+1段姿态轨迹的角位移长度θi+1和实际姿态过渡半径求取第i[0117]根据第i+1段姿态轨迹的角位移长度θi+1和实际姿态过渡半径求取第i段姿态轨迹过渡段的姿态过渡终点对应的参数值,,如下：的姿态9、一阶导数和二阶导数如下：和[0140]步骤S9、根据两条姿态曲线在曲线拼接实现曲率连续需要满足的条件建立方程[0141]其中，根据两条姿态曲线在曲线拼接实现曲率连续需要入式(28)求得姿态控制点9,和94,,最后再将求出的姿态控制点91、9,、94和9s,以及参数α和β代入式(29)求得姿态控制点和9s,;以有效提高六轴串联工业机器人末端的运行效率[0156]采用复化六点高斯勒让德积分法来求取第i段姿态轨迹过渡段的角位移长度Q,如数值，最后将插补点对应的参数值代入姿态轨迹过渡段的参数表达式获得插补点的姿态；相对角位移长度θl进行修正；[0176]步骤S13、通过运动学逆解求得六轴串联工业机器人各关节转动的角度以驱动六意的点，对初始点位px施加旋转变换q后获得的点位pn就是旋转变化q对应的单位四元数投n的虚数部分即为pn。处理来更加直观地比较参数λ取不同值时所构造的姿态轨迹过渡段的过