[发明专利]一种七自由度遥操作机械臂系统运动学求解方法及系统

说明书

本发明提供一种七自由度遥操作机械臂系统运动学求解方法及系统，方法包括：建立七自由度遥操作机械臂D‑H坐标系；获取七自由度遥操作机械臂的不少于2组的连杆位姿变换数据，利用D‑H矩阵法，以预置关系构建逻辑处理七自由度遥操作机械臂D‑H坐标系及连杆位姿变换数据，据以建立七自由度遥操作机械臂的正运动学方程，以表征机械臂连杆坐标关系；实时采集七自由度遥操作机械臂的预置机械臂角度，将预置机械臂角度设置为已知值；利用矩阵反变换方法处理机械臂连杆坐标关系以及预置机械臂角度，据以求解得到七自由度机械臂待求角度，以作为七自由度遥操作机械臂运动学求解结果。解决了现有技术中的求解逆运动学过程中计算量大以及求解难度大的技术问题。

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，具体涉及一种七自由度遥操作机械臂系统运动学求解方法及系统。

背景技术

相对于六自由度机械臂，七自由度机械臂有高度的灵活性，在复杂工作空间作业、躲避奇异点、优化载荷分配及其他性能指标方面具有很大的优越性。七自由度机械臂相比其它机械臂自由度多，在求解逆运动学过程中，整个计算过程比较复杂以及计算量大，求解过程的难度较大。

公开号为CN113997282A的现有发明专利申请文献《机械臂控制方法、装置、电子装置和存储介质》获取参考关节转角；获取目标关节与关节臂的碰撞情况，基于碰撞情况得到第一权重参数；基于参考关节转角以及当前关节转角，得到第二权重参数；获取参考电机转角以及当前电机转角，并得到每个所述参考关节转角的第三权重参数；基于第一权重参数、第二权重参数以及第三权重参数，得到关节转角最优解，并控制所述目标关节的转动。通过引入电机转角最优化与关节碰撞最优化的判定条件，进行权重判定，以得到关节转角最优解。在该说明书中披露了：先采用D-H矩阵法建立机械臂的连杆坐标系，基于给定末端位姿求解腕关节点在肩关节点坐标系下的表达，建立臂角平面，获取臂角与臂角平面，通过获取各关节角度θi与臂角之间的余弦与正切函数关系，求解机械臂下一步动作的目标关节的参考关节转角，并分为三条线路求解最优解。该现有发明专利申请文献并未披露本申请技术方案及具体实现逻辑，也无法到达本申请的技术效果。

公开号为CN112642741A的现有发明专利申请文献《一种物品分拣方法、装置、工控设备及存储介质》本申请采用第一机械臂和第二机械臂的双机械臂协同分拣物品，在第一机械臂末端执行器承装待分拣的第一物品时，获取第一机械臂分拣所述第一物品的第一路径空间；并获取第二机械臂分拣第二物品的第二路径空间；判断第一路径空间和第二路径空间是否存在交叉区域；若不存在，利用第一机械臂对第一物品进行分拣。在该申请文献的说明书中披露了：所述确定第一机械臂末端执行器的最大可达范围空间的步骤可以包括：采用D-H矩阵建立机器人运动学模型；根据所述机器人运动学模型，确定所述第一机械臂末端执行器的最大可达范围空间的技术方案。该现有发明专利申请文献并未公开本申请的技术方案，也无法达到本申请的技术效果。

综上，现有技术中的求解逆运动学过程中计算量大以及求解难度大的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何解决现有技术中的求解逆运动学过程中计算量大以及求解难度大的技术问题。

本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种七自由度遥操作机械臂系统运动学求解方法包括：

S1、采集获取被测机械臂系统的连杆坐标数据，据以建立七自由度遥操作机械臂D-H坐标系；

S2、获取七自由度遥操作机械臂的不少于2组的连杆位姿变换数据，利用D-H矩阵法，以预置关系构建逻辑处理七自由度遥操作机械臂D-H坐标系及连杆位姿变换数据，据以建立七自由度遥操作机械臂的正运动学方程，以表征机械臂连杆坐标关系；

S3、实时采集七自由度遥操作机械臂的预置机械臂角度，将预置机械臂角度设置为已知值；