[发明专利]位移装置、机器人及机器人奇异点处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种位移装置、机器人及机器人奇异点处理方法。

背景技术

工业机器人是工业自动化系统中重要的部件之一。工业机器人奇异点的处理方法就是机器人应用技术中最主要的技术之一。奇异点问题是工业机器人必然遇到的技术点，一旦机器人遇到奇异点的状态，机器人就会发生关节运动速度骤然变大的现象，从而导致机器人停机甚至带来生产安全问题，所以机器人的控制技术需要规避或处理奇异点。

奇异点状态不仅仅在奇异点位置上，在奇异点周围区域都会产生关节运动速度过大的问题。距离奇异点位置越近，关节运动速度越大。在机器人运行过程中，关节运动速度过快的情况时，机器人需要做出减速动作，甚至需要停机处理，影响较大。

目前，常用的奇异点过渡方法为DLS(Dampedleast-squares，阻尼最小方差)方法，在奇异点过渡过程中，不可避免的会带来积累误差，降低了机器人工作的精度。而申请号为CN103802114A的专利文件，公布了一种工业机器人奇异点处理方法及装置。但是，当机器人运动到奇异点周围区域而未运动至奇异点阈值时，仍然存在因速度过快而导致停机出错的问题。

因此，如何提高精确度，避免在奇异点处出现速度过快的问题，是本技术领域人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种位移装置，提高精确度，避免在奇异点处出现速度过快的问题。本发明还公开了一种具有上述位移装置的机器人及机器人奇异点处理方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种位移装置，包括：用于连接机器人的末端法兰且使所述末端法兰沿其线性运动的第一位移杆；沿所述第一位移杆作线性运动的第二位移杆；沿所述第二位移杆作线性运动，用于连接机器人主体的驱动末端的第三位移杆；

所述末端法兰相对于所述第一位移杆的线性运动方向、所述第一位移杆相对于所述第二位移杆的线性运动方向及所述第二位移杆相对于所述第三位移杆的线性运动方向相互垂直。

优选地，上述位移装置中，所述第三位移杆、所述第二位移杆及所述第一位移杆中的两个为滑轨，剩余一个为直线伸缩装置。

优选地，上述位移装置中，所述第三位移杆及所述第二位移杆为滑轨；所述第二位移杆滑动设置于所述第三位移杆上；

所述第一位移杆为直线伸缩装置，其滑动设置于所述第二位移杆上，其驱动端与所述末端法兰连接。

优选地，上述位移装置中，所述直线伸缩装置为直线电机或气缸。

本发明还提供了一种机器人，包括机器人主体及末端法兰，还包括如上述任一项所述的位移装置；

所述末端法兰与所述第一位移杆连接，所述机器人主体的驱动末端与所述第三位移杆连接。

优选地，上述机器人中，所述机器人主体包括依次通过关节连接的基座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆及第五连杆；

所述第五连杆远离所述第四连杆的一端为所述机器人主体的驱动末端。

优选地，上述机器人中，所述末端法兰上设置有用于安装工具的多个安装孔。

本发明还提供了一种机器人奇异点处理方法，应用如上述任一项所述的位移装置，包括步骤：

1)将机器人的关节转动至初始角度位置，开始运行机器人直线运动程序指令；

2)判断所述机器人是否进入奇异点区域，如果是，进入下一步；如果否，所述机器人继续正常运动；

3)在不考虑所述位移装置的前提下，使用奇异点过渡算法计算所述机器人转动关节下一插补周期需要运动的角度：

求解得出所述机器人的末端由当前运动位置p₁到预定位置p₂之间的运动向量

4)计算机器人的末端从初始位置p₁到运动目标位置p₃需要进行直线运动的运动向量补偿运动的运动向量为

将分解为三个相互垂直的方向的运动距离

控制所述位移装置的第一位移杆、第二位移杆及第三位移杆分别作线性运动，运动距离分别为d₇、d₈和d₉；

根据插补周期及插补算法进行轨迹规划，并发送插补信号至执行器进行运动；

5)判断机器人是否离开奇异点区域：如果没有离开奇异点区域，则进入步骤3)；如果离开奇异点区域，则进入下一步；

6)结束奇异点处理。

优选地，上述机器人奇异点处理方法中，所述步骤5)与所述步骤6)之间还包括步骤56)：