[发明专利]姿态可调整、坐标解耦的七自由度机器人及控制方法

摘要

本发明提供一种姿态可调整、坐标解耦的七自由度机器人，包括依次相连的Z轴垂直升降模块、X轴水平移动模块、Y轴水平移动模块、姿态调整模块和工具运动模块，其包括Z、X、Y、α、β、γ自由度和L直线自由度；针对该自由度配置提供一种姿态可先调整，坐标再全解耦的冗余控制方法，先调整工具的三个旋转姿态到某个角度，再控制另外四个自由度使工具末端达到某个位置，即在工具维持在某个姿态角度不变情况下，工具末端很容易达到某个坐标位置，实现姿态角度控制与坐标位置控制的解耦。本发明增大了系统冗余度，方便了机器人操作控制，在工业、医疗、服务等特种应用环境具有广阔应用前景。

主权项

一种姿态可调整、坐标解耦的七自由度机器人，其特征在于，包括：Z轴垂直升降模块、X轴水平移动模块、Y轴水平移动模块、姿态调整模块和工具运动模块，其中：Z轴垂直升降模块板固定安装，作为基准平台，X轴水平移动模块安装在Z轴垂直升降模块上，Y轴水平移动模块安装在X轴水平移动模块上，姿态调整模块安装在Y轴水平移动模块上，工具运动模块安装在姿态调整模块上；所述Z轴垂直升降模块在驱动部件的驱动下实现上下升降运动，从而实现Z轴的升降自由度；所述X轴水平移动模块在驱动部件的驱动下沿X轴方向运动，从而实现X轴的水平自由度；Y轴水平移动模块在驱动部件的驱动下沿Y轴方向运动，从而实现Y轴的水平自由度；姿态调整模块在驱动部件的驱动下实现α轴的姿态调整自由度、β轴的姿态调整自由度、γ轴的姿态调整自由度；工具运动模块在驱动部件的驱动下直线运动，从而实现工具运动模块的L直线自由度；上述机器人从Z轴垂直升降模块到工具运动模块，共有七个自由度，分别是：Z轴自由度、X轴自由度、Y轴自由度、α轴自由度、β轴自由度、γ轴自由度和L轴直线自由度，即从下到上分别为：Z轴的上下升降自由度、X轴的左右水平自由度、Y轴的前后水平自由度、α轴的姿态调整自由度、β轴的姿态调整自由度、γ轴的姿态调整自由度和L轴的直线调整自由度。