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通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410145678.9

申請日:

2014.04.11

公開號:

CN103955165A

公開日:

2014.07.30

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):G05B 19/19申請公布日:20140730|||實質審查的生效IPC(主分類):G05B 19/19申請日:20140411|||公開
IPC分類號: G05B19/19 主分類號: G05B19/19
申請人: 浙江大學
發明人: 曲巍崴; 方壘; 董輝躍; 柯映林
地址: 310027 浙江省杭州市西湖區浙大路38號
優先權:
專利代理機構: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224 代理人: 牛世靜
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410145678.9

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.09.01|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法。該方法針對環形軌道結構復雜、具有多個數控運動軸且兼具直線運動和繞軸擺動兩種運動形式的特點,建立了環形軌道制孔系統的機構模型,基于該機構模型確定各個連桿的變換矩陣,并根據各個變換矩陣采用齊次變換乘法規則得到運動學方程,采用代數法求解該運動學方程得到各個關節變量。本發明根據給出的目標位姿,可以反解出對應的關節參數,實現了環形軌道制孔系統的運動控制,為環形軌道制孔系統的自動控制系統軟件編程提供了一種反解算法,是系統自動控制理論基礎,極大提高了整個系統的制孔效率和精度。

權利要求書

權利要求書
1.  一種通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法,其特征在于,包括:
(1)根據環形軌道制孔系統的幾何結構和運動軸布置,對所述環形軌道制孔系統的設計模型進行簡化,得到環形軌道制孔系統的機構模型;
(2)基于Denavit-Hartenberg連桿描述方法,創建環形軌道制孔系統中各個連桿的連桿坐標系;
(3)根據各個連桿的連桿坐標系和機構模型,確定各個連桿的連桿參數和關節變量;
(4)根據各個連桿的連桿參數分別計算各個連桿的變換矩陣,并利用各個連桿的變換矩陣和制孔系統末端坐標系相對基座坐標系的變換矩陣構建得到環形軌道制孔系統的運動學方程;
(5)運用代數法求解所述的運動學方程,得到相應的關節變量的解;
(6)根據各個關節的運動范圍和實際加工情況,分別從各個關節變量的解中選擇一個作為相應關節變量的最終解。

2.  如權利要求1所述的通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法,其特征在于,所述的機構模型為六個運動軸的運動,分別是:
X軸轉動,X轉動底座沿圓弧軌道的運動,行程為±30°,所述圓弧軌道與環形軌道同心布置;
A軸擺動,A擺動底座繞圓弧軌道切線方向旋轉的運動,行程為±4°;
Y軸往復直線運動,Y移動底座沿Y軸運動,行程為450mm,所述的Y軸平行于圓弧軌道軸線;
B軸擺動,B擺動底座繞B軸軸線方向旋轉的運動,行程為±15°;所述B軸軸線與沿圓弧軌道軸線平行;
Z1軸往復直線運動,Z1移動底座沿Z1軸運動,行程為300mm,所述的Z1軸垂直于所述Y軸和A軸;
Z2軸往復直線運動,主軸及刀具的進給運動,行程為350mm,所述的Z2軸平行于Z1軸。

3.  如權利要求2所述的通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節 變量的方法,其特征在于,所述步驟(2)中通過以下方法創建第m個連桿的連桿坐標系:
以第m個關節和第m+1個關節的公垂線與第m個關節的軸線的交點為坐標原點,以第m個連桿和第m+1個連桿的公垂線為x軸,以第m個關節的軸線為z軸,其中x軸和z軸均以指向第m+1個連桿為正方向,并根據右手法則確定y軸及其正方向,
其中,m=1,2,……,n,n為環形軌道制孔系統中連桿的個數。

4.  如權利要求3所述的通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法,其特征在于,所述的連桿參數包括:該連桿的連桿長度和連桿扭角,以及該連桿與前一個連桿的距離和夾角。

5.  如權利要求4所述的通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法,其特征在于,所述的連桿扭角具有正負性,且通過右手法則判斷其正負性。

6.  如權利要求4所述的通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法,其特征在于,該連桿與前一個連桿的夾角具有正負性,且通過右手法則判斷其正負性。

7.  如權利要求5或6所述的通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法,其特征在于,所述的運動方程為:
Tn0=T10T21T32.....T,nn-1]]>
其中,為第i個連桿的變換矩陣,i=1,2……n,n為所述環形軌道制孔系統中連桿的個數,為制孔系統末端坐標系相對基座坐標系的變換矩陣。

8.  如權利要求7所述的通過反解環形軌道制孔系統運動學方程獲得關節變量的方法,其特征在于,第i個連桿的變換矩陣為:
Tii-1=cθi-sθi0ai-1sθicαi-1cθicαi-1-sαi-1-disαi-1sθisαi-1cθisαi-1cαi-1dicαi-10001,]]>
其中,c為cos,s為sin,αi-1為第i個連桿的連桿扭角,ai-1為第i個連桿的連桿長度,θi為第i個連桿與第i-1個連桿的夾角,di為第i個連桿與第i-1個連桿的距離。

關 鍵 詞:
通過 環形 軌道 系統 運動學 方程 獲得 關節 變量 方法
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