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专利号: 2022106435162
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于虚拟力的机械臂末端避障方法,其特征在于,步骤为:S1、建立机械臂运动学模型:采用标准的D-H法建立机械臂运动学模型,通过机械臂关节坐标系相对于基坐标系的齐次变换矩阵进行坐标变换:式中,i=1,2,…,n,为机械臂关节序号,cosθ机械臂末端相对于基座标系的变换矩阵通过上式各杆件的变换矩阵S2、建立机械臂-障碍物模型:计算机械臂工作空间中任意一点qS3、计算伪距离最小值:采用向量方法来表达机械臂和障碍物之间的最小伪距离值;

S4、改进虚拟斥力函数:考虑到末端执行器的速度和运动方向,改进虚拟斥力函数,并求出负梯度函数;将步骤S3中求出的最小伪距离值带入到改进虚拟斥力函数,求出机械臂末端和障碍物之间虚拟斥力,对机械臂末端轨迹进行规划;

S5、利用算法实现末端避障任务:将步骤S4中的求出的虚拟斥力带入到机械臂末端避障方法中,实现机械臂末端避障;

所述步骤S2中建立机械臂-障碍物模型,利用伪距离的概念来构造防碰撞约束的方法,每个障碍都包含一个超二次曲面的解析表达式,更定性地表达了障碍物与机械手之间的约束条件,以障碍物几何中心为原点建立坐标系,空间点到障碍物球体的超曲面伪距离解析方程为:式中,S

所述步骤S3中向量方法表示为:S

所述步骤S4中斥力函数为:

其中,F

所述步骤S4中,基于公式

所述步骤S5中,基于步骤S4中产生的虚拟斥力对机械臂末端速度其中,

2.如权利要求1所述的基于虚拟力的机械臂末端避障方法,其特征在于,所述步骤S5当障碍物出现在末端执行器期望轨迹上时,即最近距离点为机械臂末端执行器位置,改变末端运动速度轨迹,末端执行器不断向障碍物靠近,最小伪距离的减小,同时θ在