[发明专利]工业机器人性能测试的工作空间确定方法

权利要求书

1.一种工业机器人性能测试的工作空间确定方法，机器人由连杆零、连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五依次串联而成，连杆零与连杆一通过关节一连接，连杆一与连杆二通过关节二连接，连杆二与连杆三通过关节三连接，连杆三与连杆四通过关节四连接，连杆四与连杆五通过关节五连接，机器人末端设有关节六，其特征在于：该方法由以下三个步骤组成：

步骤一：在所述连杆零、连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五上各固接一个坐标系，分别为O₀-X₀-Y₀-Z₀、O₁-X₁-Y₁-Z₁、O₂-X₂-Y₂-Z₂、O₃-X₃-Y₃-Z₃、O₄-X₄-Y₄-Z₄、O₅-X₅-Y₅-Z₅，在所述机器人末端固接一个坐标系O₆-X₆-Y₆-Z₆，确定连杆一坐标系原点在机器人基坐标系下的位置矢量连杆一坐标系原点与连杆二坐标系原点之间的距离l₁＝O₁O₂，连杆二坐标系原点与连杆四坐标系原点之间的距离l₂＝O₂O₄，连杆五坐标系原点与机器人末端之间的距离l₃＝O₅O₆。

步骤二：根据各关节的运动范围，构造出连杆四末端的四个圆弧——圆弧一的轨迹方程为圆弧二的轨迹方程为圆弧三的轨迹方程为圆弧四的轨迹方程为机器人连杆四末端的运动空间剖面图由圆弧一、圆弧二、圆弧三、圆弧四首尾连接而成，其中，θ₂为关节二的转角，为关节三的转角上限，为关节二的转角下限，θ₃为关节三的转角，为关节二的转角上限；

步骤三：将所述连杆四末端的运动空间剖面图沿着矢量偏移，获得圆弧五、圆弧六、圆弧七、圆弧八，圆弧五、圆弧六、圆弧七、圆弧八首尾连接形成机器人工作空间剖面图。

2.如权利要求1所述的一种工业机器人性能测试的工作空间确定方法，其特征在于，所述的步骤二中，圆弧一的轨迹生成及计算方法为：

A、操纵机器人运动至零位，并将关节三运动至其转角下限位置，读出此时关节三转角值记作

B、锁定其他关节，单独操纵关节二运动，获得连杆四末端的圆弧一运动轨迹，圆弧一半径记作r₁；

C、根据三角形余弦公式有：所述圆弧一运动轨迹方程为其中，θ₂为关节二的转角，为关节三的转角上限。

3.如权利要求2所述的一种工业机器人性能测试的工作空间确定方法，其特征在于，所述的步骤二中，圆弧二的轨迹生成及计算方法为：

A、操纵机器人运动至延伸位置奇点；

B、锁定其它关节，单独操纵关节二运动，获得连杆四末端的圆弧二运动轨迹；圆弧二半径记作r₂，则r₂＝l₂+l₃；

C、所述圆弧二运动轨迹方程为其中，θ₂为关节二的转角。

4.如权利要求3所述的一种工业机器人性能测试的工作空间确定方法，其特征在于，所述的步骤二中，圆弧三的轨迹生成及计算方法为：

A、操纵机器人关节二，将其运动至转角上限位置；

B、锁定其它关节，单独操纵关节三运动，获得连杆四末端的圆弧三运动轨迹；

C、所述圆弧三运动轨迹方程为其中，为关节二的转角下限，θ₃为关节三的转角。