[发明专利]多关节机械臂坐标校正方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及泵车技术领域，特别涉及一种多关节机械臂坐标校正方法和系统。

背景技术

多关节超长臂架属于非线性耦合系统，随着臂架长度的增长，其末端点的形变逐渐加大，多关节超长臂架之间彼此相互作用，应力、应变规律复杂，若不能解决超长臂架的形变问题，则臂架姿态无法得到真实反应，末端点坐标不能得到准确定位，对于多关节超长臂架的精确控制将无从谈起。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种多关节机械臂坐标校正方法和系统，以通过对臂架末端的坐标进行准确定位，实现对多关节超长臂架的精确控制。

第一方面，本发明公开了一种多关节机械臂坐标校正方法，包括如下步骤：初始参数输入步骤，接收多关节机械臂的初始参数，所述初始参数包括各节臂架的长度和质量；每一臂架总形变量计算步骤，基于所述初始参数，计算每一臂架之后的臂架对该臂架产生的第一形变量、该臂架自身载荷所产生的第二形变量，以及，该臂架之前的臂架对该臂架所产生的第三形变量；并且，计算每一臂架的总形变量，所述总形变量为所述第一形变量、所述第二形变量与所述第三形变量之和；臂架末端形变量计算步骤，基于每一臂架的总形变量，确定多关节机械臂末端形变量；坐标确定步骤，基于各个关节臂根部的当前角度以及关节机械臂末端形变量，确定多关节机械臂的末端点坐标。

进一步地，上述多关节机械臂坐标校正方法中，所述第一形变量通过如下步骤确定：第一挠度及转角确定步骤，根据各节臂架的质量，确定该臂架之后的所有臂架对该臂架所形成的集中作用力，所述集中作用力为该臂架之后所有臂架的重力之和；并且，依据所述集中作用力确定该臂架之后的所有臂架产生的第一挠度，以及由所述挠度产生的转角；第二挠度及转角确定步骤，根据各节臂架的质量和长度，以及臂架根部的转角，确定该臂架之后的所有臂架对该臂架的弯矩；并且，依据所述弯矩确定该臂架之后的所有臂架产生的第二挠度，以及由所述挠度产生的转角

进一步地，上述多关节机械臂坐标校正方法中，所述第二形变量通过如下步骤确定：根据该臂架本身的质量，确定该臂架的重力，并假设载荷均匀分布，基于该臂架的长度，确定由于该臂架自身的载荷所产生的第三挠度，以及由所述第三挠度产生的转角。

进一步地，上述多关节机械臂坐标校正方法中，所述第三形变量通过如下步骤确定：确定该臂架的前一臂架相对于该臂架的转角；依据该转角，确定由该臂架前一臂架的转动所产生的第四挠度；确定该臂架前一臂架相对于该臂架的平移，确定该平移对该臂架所产生的第五挠度。

进一步地，上述多关节机械臂坐标校正方法中，所述坐标确定步骤中，各个关节臂根部的当前角度由倾角传感器或编码器测得，所述倾角传感器或编码器设置于每节臂架的根部。

第二方面，本发明公开了一种多关节机械臂坐标校正装置，包括：初始参数输入模块、每一臂架总形变量计算模块、臂架末端形变量计算模块和坐标确定模块。其中，初始参数输入模块用于接收多关节机械臂的初始参数，所述初始参数包括各节臂架的长度和质量；每一臂架总形变量计算模块用于基于所述初始参数，计算每一臂架之后的臂架对该臂架产生的第一形变量、该臂架自身载荷所产生的第二形变量，以及，该臂架之前的臂架对该臂架所产生的第三形变量；并且，计算每一臂架的总形变量，所述总形变量为所述第一形变量、所述第二形变量与所述第三形变量之和；臂架末端形变量计算模块用于基于每一臂架的总形变量，确定多关节机械臂末端形变量；坐标确定模块用于基于各个关节臂根部的当前角度以及关节机械臂末端形变量，确定多关节机械臂的末端点坐标。

进一步地，上述多关节机械臂坐标校正装置中，所述每一臂架总形变量计算模块进一步包括：第一挠度及转角确定单元和第二挠度及转角确定单元。其中，第一挠度及转角确定单元用于根据各节臂架的质量，确定该臂架之后的所有臂架对该臂架所形成的集中作用力，所述集中作用力为该臂架之后所有臂架的重力之和；并且，依据所述集中作用力确定该臂架之后的所有臂架产生的第一挠度，以及由所述挠度产生的转角；第二挠度及转角确定单元用于根据各节臂架的质量和长度，以及臂架根部的转角，确定该臂架之后的所有臂架对该臂架的弯矩；并且，依据所述弯矩确定该臂架之后的所有臂架产生的第二挠度，以及由所述挠度产生的转角。

进一步地，上述多关节机械臂坐标校正装置中，所述每一臂架总形变量计算模块进一步包括第三挠度及转角确定单元，用于根据该臂架本身的质量，确定该臂架的重力，并假设载荷均匀分布，基于该臂架的长度，确定由于该臂架自身的载荷所产生的第三挠度，以及由所述第三挠度产生的转角。