[发明专利]一种七轴工业机械臂的逆运动学求解方法

摘要

本发明实施例提供了一种七轴工业机械臂的逆运动学求解方法，根据每两个离散点得到第一关节角的变化趋势得到离散点集合中每一点对应的第一关节角的值；采用每个离散点的末端位姿矩阵，获取第五或第六姿态的坐标原点，再求出第三姿态的坐标原点，求出第二关节角；根据第四关节角、第四关节角的第一特征角以及第四关节角的第二特征角之间的条件关系求解第四关节角；由关于第一关节角、第二关节角、第四关节角的方程以及第三关节角的两个等式，求出第三关节角；获取第四姿态的坐标原点坐标，求出第六关节角的特征角，根据第六关节角的特征角求解第六关节角；根据第六关节角的求解结果，分情况求解第五关节角和第七关节角；具有很好的通用性。

主权项

1.一种七轴工业机械臂的逆运动学求解方法，其特征在于，包括：步骤1、将虚拟机械臂末端执行器任务设定的起始点和终止点中间对应的位置离散化，获取离散点；步骤2、建立第一关节角和第七姿态的坐标原点的平面方程，根据每两个离散点得到第一关节角的变化趋势，根据所述变化趋势得到离散点集合中每一点对应的第一关节角的值；其中，第一平面坐标系为基座底部坐标点、第零姿态的坐标原点以及第一或第二姿态的坐标原点构成的平面；步骤3、采用每个离散点的末端位姿矩阵作为初始末端位姿矩阵T，根据矩阵变换获取第五或第六姿态的坐标原点，再确定位姿矩阵，根据位姿矩阵求出第三姿态的坐标原点；根据第五或第六姿态的坐标原点和第三姿态的坐标原点的距离方程式，求出第二关节角；步骤4、建立第四关节角、第四关节角的第一特征角以及第四关节角的第二特征角之间的条件关系，根据所述条件关系求解第四关节角；其中，所述第四关节角的第一特征角为以第三姿态的坐标原点为顶点，与第四姿态的坐标原点及第五或第六姿态坐标原点形成的夹角；所述第四关节角的第二特征角以第三姿态的坐标原点为顶点，与第一或第二姿态的坐标原点及第五或第六姿态坐标原点形成的夹角；步骤5、由正运动学方程的左右两边的第四列对应相等得到的方程得到关于第一关节角、第二关节角、第四关节角以及第三关节角的两个等式，从而求出第三关节角；步骤6、在上述步骤1至步骤5求解的关节角已知时，利用正运动学确定的位姿矩阵，根据位姿矩阵得到第四姿态的坐标原点坐标，再求出第四姿态的坐标原点和第七姿态的坐标原点之间的空间距离，再由第四姿态的坐标原点、第五或第六姿态的坐标原点和第七姿态的坐标原点构成的三角形中，求出第六关节角的特征角，根据第六关节角的特征角求解第六关节角；其中，第六关节角的特征角为以第五或第六姿态的坐标原点为顶点，与第四姿态的坐标原点、第七姿态的坐标原点形成的夹角；步骤7、根据第六关节角的求解结果，结合末端坐标的关系，求解第五关节角和第七关节角。