[发明专利]一种基于附加编码器的并联六轴机器人速度正解方法

说明书

本发明涉及一种基于附加编码器的并联六轴机器人速度正解方法和六轴机器人，本发明提供的并联六轴机器人速度正解方法在机器人的特定关节处安装了五个角度编码器，可以额外读取5个部位的角度值和角速度值，同时结合给定并联六轴机器人的结构参数以及任意时刻的电缸活塞杆的伸长量以及伸缩速度，来求解动平台任意时刻的线速度和角速度。因为通过五个编码器可以获得更多的信息，可以降低求解正解的难度，并且本发明在运算过程中，只有初等的矩阵乘法运算，即只有简易的乘法和加法运算，所以计算效率得到有效提高。上述方法还便于使用C/C++等编程语言重构，重构以后即可运行控制系统中。

技术领域

本发明涉及工业机器人的技术领域，特别是涉及一种基于附加编码器的并联六轴机器人速度正解方法。

背景技术

并联机器人是一类结构全新的机器人，与传统的工业机器人相比，它具有更高的刚度、精度和更好的承载能力等优点，其应用几乎涉及现代尖端技术的许多领域。在定位平台、仿真设备、娱乐设备等领域已有广泛的应用，在自动化加工应用场景的潜力也很大。

在目前的学术和商用领域，绝大多数六轴机器人采用6-6UPS或者6-6UPU构型。

6-6UPS表示在静平台上设置6个虎克铰关节，在动平台上设置6个球绞关节。静平台上的每个虎克铰关节和动平台上的虎克绞关节中间均通过电缸连接，电缸的活塞杆可以伸缩。6个电缸的活塞杆伸缩可导致动平台的位置和姿态变化，共6个自由度。

6-6UPU表示在静平台上设置6个虎克铰关节，在动平台上设置6个虎克铰关节。静平台上的每个虎克铰关节和动平台上的每个虎克绞关节中间均通过电缸连接，电缸的活塞杆可以伸缩。6个电缸的活塞杆伸缩可导致动平台的位置和姿态变化，共6个自由度。

在并联机器人运动分析中，给出各主动件的位置，求解动平台的位姿称为位姿正解，这对于机器人机构的工作空间解析、误差补偿都具有深远的意义。有了末端的位置和姿态信息，可以用来对机器人的末端的工作状态作限制处理，即控制系统在运行过程中不断地判定速度，当超过用户的设定极限时，即报警停机。目前针对6-6UPU构型的六轴机器人，尚无公开的速度正解算法。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种基于附加编码器的并联六轴机器人速度正解方法，用于监控并联机器人末端在任意时刻所处的线速度和角速度。

第一方面，本发明提供了一种基于附加编码器的并联六轴机器人速度正解方法，所述六轴机器人包括静平台、动平台、虎克铰组件、关节组件和电缸组件；

所述关节组件包括：

轴承座；

交叉轴壳体，所述交叉轴壳体转动设置在所述轴承座上；

轴耳，所述轴耳转动设置在所述交叉轴壳体上，所述轴耳在所述交叉轴壳体上的旋转轴线与所述交叉轴壳体在所述轴承座上的旋转轴线相交且相互垂直，在所述轴耳上设置有两个轴承孔，所述两个轴承孔关于所述轴耳在所述交叉轴壳体上的旋转轴线对称分布，所述两个轴承孔的轴线相互平行且位于同一水平面上，所述轴承孔的轴线与所述交叉轴壳体在所述轴承座上的旋转轴线相互垂直；

所述虎克铰组件安装在所述静平台上，所述关节组件安装在所述动平台上，所述电缸组件的一端安装在所述虎克铰组件上，所述电缸组件的另一端通过承力销轴转动连接在所述关节组件的所述轴耳上，所述承力销轴转动设置在所述轴耳的所述轴承孔内；

在所述静平台上安装有六个所述虎克铰组件，所述六个虎克铰组件分别为第一虎克铰组件、第二虎克铰组件、第三虎克铰组件、第四虎克铰组件、第五虎克铰组件、第六虎克铰组件，在所述动平台上设置有三个所述关节组件，所述三个关节组件分别为第一关节组件、第二关节组件、第三关节组件，所述静平台与所述动平台之间设置有六个所述电缸组件，所述六个电缸组件分别为第一电缸组件、第二电缸组件、第三电缸组件、第四电缸组件、第五电缸组件、第六电缸组件；