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機(jī)器人

并聯(lián)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)的開發(fā)(三)

星之球激光 來(lái)源:未知2011-09-17 我要評(píng)論(0 )   

3.2 正反解多解問(wèn)題 在求解并聯(lián)機(jī)器人正反解方程的過(guò)程中存在方程多解問(wèn)題:在正解計(jì)算中一組實(shí)軸坐標(biāo)對(duì)應(yīng)兩組虛軸坐標(biāo),其中有一組虛軸坐標(biāo)位于靜平臺(tái)(平面)上方,可...

3.2 正反解多解問(wèn)題

  在求解并聯(lián)機(jī)器人正反解方程的過(guò)程中存在方程多解問(wèn)題:在正解計(jì)算中一組實(shí)軸坐標(biāo)對(duì)應(yīng)兩組虛軸坐標(biāo),其中有一組虛軸坐標(biāo)位于靜平臺(tái)(平面)上方,可舍去;在反解計(jì)算中一組虛軸坐標(biāo)對(duì)應(yīng)兩組實(shí)軸坐標(biāo),由于本系統(tǒng)具有驅(qū)動(dòng)軸(實(shí)軸)單軸手動(dòng)功能,如果直接舍去反解計(jì)算的一組實(shí)軸解,會(huì)造成手自動(dòng)切換時(shí)系統(tǒng)伺服軸跟隨誤差出界.產(chǎn)生這種情況的原因是:實(shí)軸在單軸手動(dòng)時(shí)可能進(jìn)入被舍棄的實(shí)軸解空間,而實(shí)軸單軸手動(dòng)時(shí)系統(tǒng)是不進(jìn)行反解計(jì)算的,因此不會(huì)發(fā)生報(bào)警事件;而在切換到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)反解生效,但實(shí)軸解為另一組解,由于理論值與實(shí)際值相差很大,造成跟隨誤差出界報(bào)警(如圖4 所示).

 

圖4 手自動(dòng)切換過(guò)程示意圖

  為了解決反解多解問(wèn)題,在反解模塊中引入變量來(lái)讀取實(shí)軸實(shí)時(shí)坐標(biāo)(),將其與反解計(jì)算值() 進(jìn)行比較,取最接近實(shí)軸實(shí)時(shí)坐標(biāo)的那組解作為輸出,經(jīng)過(guò)處理后驅(qū)動(dòng)實(shí)軸運(yùn)動(dòng).為了節(jié)省運(yùn)算時(shí)間,此判斷過(guò)程只在實(shí)軸單軸手動(dòng)切換到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)生效,判斷過(guò)后一直采用選中的那組解的解析表達(dá)式計(jì)算實(shí)軸坐標(biāo),直到下次切換.

  3.3 旋轉(zhuǎn)軸“過(guò)零”問(wèn)題

  第4 軸(旋轉(zhuǎn)軸)在經(jīng)過(guò)0°點(diǎn)時(shí),會(huì)出現(xiàn)突然反轉(zhuǎn)現(xiàn)象:在并聯(lián)機(jī)器人作加工時(shí),在某些位置需要從359.999°運(yùn)動(dòng)到0.001°,加工過(guò)程只需要旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)0.002°,而實(shí)際情況是旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)大弧359.998°,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)軸當(dāng)作線性軸來(lái)處理,而反解計(jì)算只能計(jì)算0°到360°的半閉半開區(qū)間,旋轉(zhuǎn)軸到360°就會(huì)歸零.這是加工所不需要的,系統(tǒng)也不可能在一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)完成一周的轉(zhuǎn)動(dòng).

  為解決此問(wèn)題,將第4 軸反解計(jì)算值與當(dāng)前實(shí)時(shí)坐標(biāo)相減,然后按下式修正計(jì)算值:

(8)

  式中為修正后的第4軸坐標(biāo),為修正前的第4軸坐標(biāo)計(jì)算值,為第4軸的當(dāng)前實(shí)時(shí)坐標(biāo),| |為向上取整符號(hào).

  3.4 加工曲線生成問(wèn)題

  對(duì)于5 自由度加工,人工編程有很大難度,而現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件沒(méi)有針對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的模塊.為利用現(xiàn)有的CAM 軟件進(jìn)行加工編程,在位姿正反解模塊中加入轉(zhuǎn)換模塊,將CAM 中給定的結(jié)構(gòu)和正反解輸入輸出坐標(biāo)相互轉(zhuǎn)化.操作者可根據(jù)不同的CAM 軟件定制不同的轉(zhuǎn)換模塊.

  以UG的五軸雙擺頭結(jié)構(gòu)X、Y 、Z、A、B為例說(shuō)明轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換過(guò)程.首先,為簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換過(guò)程,將第4、第5軸偏置設(shè)為0,這樣UG在轉(zhuǎn)換時(shí)就不考慮刀長(zhǎng),那么UG 輸出代碼中的X、Y 、Z與并聯(lián)結(jié)構(gòu)的需求一致,不需要再作轉(zhuǎn)換.我們只需要對(duì)刀軸姿態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換:設(shè)單位刀軸矢量在X 軸的投影為I、在Y軸的投影為J、在Z 軸的投影為K,A為主擺角,B為副擺角,刀具軸在Z軸上,通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)可得出反解模塊的刀軸矢量和A、B的關(guān)系如下(式中i、j、k依次為矢量I、J、K的模,A、B依次為轉(zhuǎn)角A、B的角度值):

(9)

  同樣可得出正解模塊的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:

 

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