[发明专利]多自由度机构运动学建模方法、装置、设备和存储介质

权利要求书

1.一种多自由度机构运动学建模方法，其特征在于，包括：

将多自由度机构的三个直线轴作为一个整体构建点坐标系，基于齐次线性方程组构建所述点坐标系的变换矩阵；

分别构建两个旋转轴的变换矩阵；

构建多自由度机构的末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵；

基于所述点坐标系的变换矩阵、两个旋转轴的变换矩阵以及末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵构建正运动学模型；

依据姿态表示方法，通过多自由度机构末端的旋转矩阵求解得到旋转轴电机的值，并将多自由度机构末端的平移矩阵作为一个非齐次线性方程组，通过克莱姆法则求解得到直线轴电机的值，得到逆运动学模型；

所述将多自由度机构的三个直线轴作为一个整体构建点坐标系，包括：

将多自由度机构的三个直线轴整合成一个整体，并在该整体放置一个坐标系，该坐标系的原点与相邻旋转轴坐标系的原点重合，方向与基坐标系平行；

所述分别构建两个旋转轴的变换矩阵，包括：

当多自由度机构为先平移后旋转的机构时，采用三个旋转矩阵构建第一旋转轴的变换矩阵，并基于建模方法确定第二旋转轴的变换矩阵；

当多自由度机构为先旋转后平移的机构时，采用三个旋转矩阵构建第二旋转轴的变换矩阵，并基于建模方法确定第一旋转轴的变换矩阵；

所述基于所述点坐标系的变换矩阵、两个旋转轴的变换矩阵以及末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵构建正运动学模型，包括：

当多自由度机构为先平移后旋转的机构时，采用所述点坐标系的变换矩阵依次右乘所述第一旋转轴的变换矩阵、所述第二旋转轴的变换矩阵以及末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵，得到正运动学模型；

当多自由度机构为先旋转后平移的机构时，采用所述点坐标系的变换矩阵依次左乘所述第二旋转轴的变换矩阵、所述第一旋转轴的变换矩阵，再右乘末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵，得到正运动学模型。

2.一种多自由度机构运动学建模装置，其特征在于，包括：

直线轴建模单元，用于将多自由度机构的三个直线轴作为一个整体构建点坐标系，基于齐次线性方程组构建所述点坐标系的变换矩阵；

旋转轴建模单元，用于分别构建两个旋转轴的变换矩阵；

工件坐标系建模单元，用于构建多自由度机构的末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵；

正运动学模型构建单元，用于基于所述点坐标系的变换矩阵、两个旋转轴的变换矩阵以及末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵构建正运动学模型；

逆运动学模型构建单元，用于依据姿态表示方法，通过多自由度机构末端的旋转矩阵求解得到旋转轴电机的值，并将多自由度机构末端的平移矩阵作为一个非齐次线性方程组，通过克莱姆法则求解得到直线轴电机的值，得到逆运动学模型；

所述将多自由度机构的三个直线轴作为一个整体构建点坐标系，包括：

将多自由度机构的三个直线轴整合成一个整体，并在该整体放置一个坐标系，该坐标系的原点与相邻旋转轴坐标系的原点重合，方向与基坐标系平行；

所述旋转轴建模单元，具体用于：

当多自由度机构为先平移后旋转的机构时，采用三个旋转矩阵构建第一旋转轴的变换矩阵，并基于建模方法确定第二旋转轴的变换矩阵；

当多自由度机构为先旋转后平移的机构时，采用三个旋转矩阵构建第二旋转轴的变换矩阵，并基于建模方法确定第一旋转轴的变换矩阵；

所述正运动学模型构建单元，具体用于：

当多自由度机构为先平移后旋转的机构时，采用所述点坐标系的变换矩阵依次右乘所述第一旋转轴的变换矩阵、所述第二旋转轴的变换矩阵以及末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵，得到正运动学模型；

当多自由度机构为先旋转后平移的机构时，采用所述点坐标系的变换矩阵依次左乘所述第二旋转轴的变换矩阵、所述第一旋转轴的变换矩阵，再右乘末端坐标系到工件坐标系的变换矩阵，得到正运动学模型。

3.一种多自由度机构运动学建模设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1所述的多自由度机构运动学建模方法。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码被处理器执行时实现权利要求1所述的多自由度机构运动学建模方法。