[发明专利]一种同质模块化机器人通用数学表征方法

权利要求书

1.一种同质模块化机器人通用数学表征方法，其特征在于，所述方法包括：

获得同质模块化机器人三维模型、组成同质模块化机器人的单模块三维模型；

依据组成同质模块化机器人的单模块三维模型，结合单模块体心电机排布方式，获得单模块中的主动组件与被动组件、单模块的接口个数、接口类型、接口排布；

依据组成同质模块化机器人的单模块三维模型，构建单模块体心及其接口坐标系建立规则，获得单模块体心及其接口的多个坐标系、接口坐标系相对于单模块体心坐标系的齐次变换矩阵；

依据组成同质模块化机器人的单模块三维模型，获得单模块接口连接方位关系矩阵集合；

依据单模块中的主动组件与被动组件、单模块的接口个数、接口类型、接口排布、接口坐标系相对于单模块体心坐标系的齐次变换矩阵、单模块接口连接方位关系矩阵集合，构建同质模块化机器人单模块通用数学表征方法，获得同质模块化机器人单模块的通用数学表征；

依据同质模块化机器人三维模型、同质模块化机器人单模块的通用数学表征，读取同质模块化机器人中各个单模块的数学表征结果，并构建同质模块化机器人通用数学表征方法，获得同质模块化机器人的通用数学表征，

其中，所述同质模块化机器人指组成机器人的各个模块结构、功能完全相同。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据组成同质模块化机器人的单模块三维模型，构建单模块体心及其接口坐标系建立规则，获得单模块体心及其接口的多个坐标系、接口坐标系相对于单模块体心坐标系的齐次变换矩阵：

单模块体心坐标系{C}及其接口坐标系{S_i}(i＝1,2,...,n_{surf_con})建立规则为：

体心坐标系{C}，坐标系原点固定于单模块主轴电机输出轴与分割平面的交点上；z轴与体心电机输出轴共线，且方向为体心电机力矩输出方向；x轴与单模块分割平面相平行，且方向选取第三象限方向为正方向；y轴按右手定则确定，y＝z×x；

接口坐标系{S_i}(i＝1,2,...,n_{surf_con})，坐标系原点固定于接口平面几何中心处；z轴垂直接口平面，方向指向单模块外部；x轴与接口平面相平行，且方向选取第三象限方向为正方向；y轴按右手定则确定，y＝z×x；

单模块的接口总个数为n_{surf_con}。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据组成同质模块化机器人的单模块三维模型，构建单模块体心及其接口坐标系建立规则，获得单模块体心及其接口的多个坐标系、接口坐标系相对于单模块体心坐标系的齐次变换矩阵

其中，表示接口坐标系{S_i}(i＝1,2,...,n_{surf_con})相对于体心坐标系{C}的旋转变换矩阵，表示接口坐标系{S_i}(i＝1,2,...,n_{surf_con})相对于体心坐标系{C}的平移变换矩阵，矩阵中的参数，均通过单模块的三维模型参数读取获得。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据组成同质模块化机器人的单模块三维模型，获得单模块接口连接方位关系矩阵集合：

依据单模块三维模型，通过确定接口上的定位装置排布方式，依次确定相对于初始接口坐标系的旋转变换齐次变换矩阵；

矩阵中各元素，通过三维模型中接口定位装置的旋转参数读取获得。