[发明专利]软体机械臂的运动学模型的校正方法

说明书

本发明公开了一种软体机械臂的运动学模型的校正方法，包括以下步骤：确定本体坐标系与观测坐标系的变换关系；使软体机械臂形成多种运动状态，并且采用观测仪测量出每种运动状态下的软体机械臂上各个特征点在观测坐标系中位置坐标；将特征点在观测坐标系中位置坐标变换到本体坐标系中，获得每种运动状态下的软体机械臂上各个特征点在本体坐标系中实际位置坐标；获得每种运动状态下的软体机械臂上各个特征点在本体坐标系中理论位置坐标；根据各种运动状态下软体机械臂上各个特征点的实际位置坐标与理论位置坐标之间的关系对软体机械臂的运动学模型进行校正，确定软体机械臂的校正后的运动学模型。

技术领域

本发明涉及软体机械臂技术领域，特别地，涉及一种软体机械臂的运动学模型的校正方法。

背景技术

软体机械臂的研究主要受到自然界中的软体动物(如章鱼、象鼻等)的运动模式启发，通过软性材料搭配气动控制系统，实现超冗余和无限自由度的柔顺运动。软体机械臂因其柔性结构特性，使其在复杂未知环境探测、人机友好交互等方面，都具有刚性机械臂难以匹敌的优势。现有的软体机械臂通过控制气囊腔的充气和放气以实现软体机械臂的运动，但由于其结构的柔性，导致控制精度很难保证，并且负载能力差，无法负载质量大的物体。对于一种气控型刚柔耦合模块化的软体机械臂，通过将多个波纹管状的气囊体沿周向等距排布构成软体驱动器，软体驱动器上设有用于沿径向拉结多个气囊体的固定结构，多个固定结构沿气囊模块轴向间隔排布，用于提高机械臂的负载能力并使软体驱动器的所有气囊体相互做耦合运动，再通过连接结构将多个软体驱动器沿轴向首尾密封连接，气囊体充气后膨胀延长，气囊体放气后收缩缩短，通过向气囊体内充气和/或放气以控制气囊体中压力值，从而控制软体驱动器的空间运动位置和姿态。通过根据输入软体机械臂中的压力值和运动的关系构建软体机械臂的运动学模型，以采用开环控制方法对软体机械臂的空间运动进行控制，通过向各个气囊体中对应输入准确的压力值，以使软体机械臂形成指定的运动，以及采用闭环控制方法对软体机械臂的空间运动进行控制，通过向各个气囊体中输入初始的压力值后使软体机械臂形成运动，再通过将实际运动与指定运动比较后对输入气囊体中的压力值进行调整，直至软体机械臂形成指定运动，但由于采用软体机械臂的运动学模型得出的软体机械臂上特征点的理论空间位置与特征点的实际空间位置存在差异，导致软体机械臂的开环控制和闭环控制存在误差。因此，高精度的软体机械臂运动学模型是其精密控制的基础。本发明针对基于解析方法得到的软体机械臂运动学模型，提出了基于实验观测数据的模型校正方法，用于构建高精度的软体机械臂运动学模型。

发明内容

本发明提供了一种软体机械臂的运动学模型的校正方法，以解决软体机械臂的运动学模型的准确度不高的技术问题。