工业机器人逆解问题旋量解法分析范文

本站小编为你精心准备了工业机器人逆解问题旋量解法分析参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

摘要：机器人做功情况分析，是数字化技术综合利用的表现形式，它具有专业性、数字化、系统化等特征。基于此，结合工业机器人逆解问题的研究价值，着重对常见工业机器人逆解问题类型，以及旋量解法分析的要点进行探究，以达到充分把握技术要点，促进现代工业生产技术进步的目的。

关键词：工业机器人；逆解问题；旋量解法

1引言

数字化技术与程序开发相互结合，是现代工业生产技术不断进步的根本动力，它不仅实现了传统工业生产技术优势的继承，也善于借助新程序、数字计算方法，解决工业生产中功率高效利用的相关问题，实现现代工业生产资源的综合探索。研究发现，合理把握工业机器人逆解问题分析条件，对工业机器人逆解问题的旋量解法分析，为资源综合利用提供借鉴。

2逆解问题的研究价值

工业机器人，是高效率工业生产技术加工的代表形式，它是在传统机械生产结构基础上，进行工业生产技术创新的体现，在高质量、高速率生产中，发挥着不可忽视的作用[1,2]。一方面，工业机器人的程序开发过程中，应用了大量选择程序命令，且设备每一个阶段的动力周期旋转过程，都是机器人内部程序自主选择的过程。若进行机器人做功分析时，直接按照顺向顺序进行探究，根本无法发现机器人加工中出现的损耗功问题，系统会直接按照程序命令直接检验，因而，无法实现在工业机器人功率分析期间，达到程序开发优化的目的。另一方面，工业机器人逆解问题探究过程，是从空间坐标点位移变化，机器人做功角度的层面上，对其内容进行分析，其探究计算分析理论，与旋量场中量子场变化函数量计算条件相互对应，且工业机器人逆解运算时，量子场内的四分波量，在满足波量为空间点位移长度量的1/2时，就可以借助条件建立旋转磁场，继而对工业机器人逆解运算中的功条件进行分析。

3逆解运动问题的类型

工业机器人的逆解运动问题可以总结为在系统运动过程中，给定系统的运行结果，探究该过程中关节如何进行运动能够达到运动效果和目的[3,4]。所以该问题需要从结果出发，对其余各项参数进行确定。在逆解运动问题的分析中，将按照以下顺序进行参数确定。（1）绕点与已知点运动问题。在本文的研究过程中，绕点为工业机器人中各关节的活动点，系统中的连接杆、杆上各点都需要围绕着绕点进行运行。已知点为工业机器人运行中终端需要到达的空间点，要求工业机器人的加工端，需要能够到达所有进行加工的点位，在该过程中涉及两个变量，其一为工业机器人中的关节旋转角度，其二为工业机器人中与关节相连的机械臂长度。其中机械臂，可以视为点在旋转过程中的轴，并且当前已经建成了标准体系。在逆解问题的分析过程中，会以工业机器人的固定点设置空间直角坐标系，在当前的工业机器人研发中，已经建成了pieper准则，该准则中要求工业机器人的末端三个关节交于一点，这也为逆解过程提供了便利。在工业机器人的运行中，这种绕点和已知点运动的问题包括三种形式：一种为通过一条轴将p点旋转到q点问题，另一种为通过两条已知轴将p点旋转到q点问题，最后一种为通过三条已知轴将p点旋转到q点问题。前两种方式比较简单，当前行业中已经进行了全面研究，对于第三种运动形式，本文提出的构想为，架设三个已知轴为a，b和c，系统中的初始点为p，已知点为q，则轴a经过旋转将a点转移到a’点，b轴经过旋转将a’点转移到a”点，c轴经过旋转将a”点转移到q点，则该问题可简化为求出三个已知轴旋转过程中分别旋转的角度θ1、θ2和θ3，在后续的分析中可应用指数积法对整个旋转过程进行表示。（1）上述方程中的p和q代表设定点位的其次方程。（2）绕点与有序相交轴运动问题。在工业机器人的设计过程中，会拥有多个有序相交轴，这些轴在具体的运行过程中会拥有不同的运动状态，但是通常情况下，在机器人的运行过程中也设计这些相交轴体系的整体移动。在工业机器人系统中，会应用一条悬臂对这些轴进行固定，并在悬臂末端设置关节，在研究过程中，本文将这些有序相交轴看作一个整体，降低研究难度。绕点与有序相交轴的运动问题研究中，最终目的为让这些相交轴末端能够与空间定点进行重合，由于工业机器人的底座固定，所以在具体的研究过程中涉及对两个变量的计算，其一为工业机器中的悬臂长度，为了能够满足机器人的加工要求，两条悬臂夹角为180°时，相交轴末端要能够到达加工区域中与底座绕点最远的点，对于其余距离较近的点，需要通过关节弯曲参数的调整让相交轴末端到达各个加工点。该过程中设计三个参数的计算，即悬臂长度参数、底座关节旋转参数和悬臂关节的旋转参数，对于悬臂参数，可以按照当前制定的标准进行选择，对于底座来说，旋转角度包括两个方面，其一为水平空间的旋转角度ψ，其二为竖直方向上的旋转角度θ，而在整个系统的运行中，悬臂之间关节的旋转角度设为φ，架设初始点为p，终点为q，水平旋转角度ψ只需通过探究两点在水平面上的夹角即可，对于其余两个参数，本文提出的构想为应用两个悬臂在竖直面上的投影长度总和等于q点到水平面的间距即可，应用计算软件可以获取一个2列n行的矩阵，每行中的两个参数为能够满足要求的θ值和φ值。（3）绕点与定点运动问题。在该过程的研究中，涉及的绕点为整个工业机器人模型中的所有绕点，定点为向系统中输入的某空间点，在工业机器人的运行中，只有确定全部绕点运动情况时，才能够确定整个系统的最终运行状态。在具体的研究中，需要研究的旋转角为底座关节的旋转角、悬臂梁关节的旋转角和末端关节的旋转角，在最终的设计的过程中，不同的定点都会对应一个3列m行的矩阵，其中每行的三个参数都对应不同关节的旋转角度，在后续的研究中，研究重点为探究整个系统的最佳运行状态。

4旋量解法分析

（1）绕点与已知点运动的旋量解法。绕点与已知点运动过程，主要是依靠已知旋转点的变化，对工业生产机械做功情况进行评估。若采用传统的正向功率计算分析法进行分析，需先计算工业机器人的整体做功总量，然后再减去机器人做功中的无用功，不仅计算量较大，且实际运算期间所设计到的数据因素较多。而采取逆解问题旋量解法分析时，可以在确定机器人做功变化动力点的基础上，直接进行机器人有用功做功量的计算，实际计算的速率和准确性得以保障。结合机器人绕点与已知点运动解法分析时，所涉及的问题条件，可将其归纳为：①单项绕点运动旋量解法。所谓单项绕点运动旋量解法，就是将机器人做功中，某一单一绕点作为做功计算的变化量，分析绕点在阶段时间内的做功多少。假设某次单项绕点运动点、静置点均在横坐标上，但绕动点在椭圆形曲线内，静止点在外。此时，我们可以借助动点位移变化时，与椭圆两边连线所产生的夹角，计算出静止点到动点位移变化的总长度，再去掉静置点到椭圆边缘的距离，就可以得到动点位移距离，按照一个单位所代表的功率大小进行换算，就可以得到机器人有用功大小。相对来说，逆向动力绕点计算方式，要比传统的整体中求得部分更加便捷。②双向绕点运动旋量解法。双向绕点运动旋量解法，是指单项绕点中的静止点，也变为变化量。进行计算时，应先将确定两个动点之间的距离，然后在此基础上，测量机器人运动期间，两点位移的整体长度变化，最后扣除初始距离值，就可以得到两个点运动的做功总量。一般而言，工业机器人进行位移距离分析，进行动力分析强度即可。但有时也需要对机器人两点，各个部分的做功情况给予相应的评价，此时，我们可以再按照单个绕点分析法进行分析，就可以计算出每一段的具体做功情况。（2）绕点与有序相交轴运动的旋量解法。绕点与有序相交轴运动过程，是利用空间绕点与两个相交轴角度的变化，实现绕点做功情况的探究。运用旋量解法解析该问题时，需着重考虑到有序相交轴的运用位置变化，与角度大小之间的关系。①双绕点旋量分析法。绕点与有序相交轴运动时，两个运动因素是从一个点出发，分别向着两个方向的运动过程，由此，当两个动点距离坐标原点的距离越远，所产生的动力强度也越小。进行动力绕点分析时，必须要把握好两个绕点空间位置变化，是否处于最佳做功空间位置变化区域内。若原点R与动点P，动点Q之间的距离相等，说明此时两绕点的动力大小相等；若原点R与动点P距离＞动点Q之间的距离，说明此时动点P部分的动力较大；若原点R与动点P距离＜动点Q之间的距离，说明此时动点Q部分的动力较大。此时进行工业机器人生产动力调节时，应着重考虑机器人做功时，两动点的位移距离调节，以平衡动力传输均衡性，这是以旋量解法，进行双动点新问题解析的具体体现。②双相交轴角量分析。双向相交轴的角量分析，是指从双向动点位移期间，角度变化情况的视角上，机器人做功情况计算。假定双向相交轴的角量中，与横坐标相交椭圆的角为∠1，与横坐标无交点的椭圆的角为∠2。进行机器人做功大小计算时，可通过在两椭圆内建立一条辅助线，然后分别借助辅助线，将两动点位移运动中的交叉部分扣除，然后再利用cos、sin、tan的公式，换算出弧度角所对应的动点运动位移长度。与双动点计算方式相比，角度换算计算法，可以突破点坐标位移，超出最佳位移区域计算条件的限制，继而确保机器人在无限制条件下的做功无限变化时，均可以通过角度换算得到，从而也就实现了工业机器人做功大小的灵活核算。（3）绕点与定点运动的旋量解法。绕点与定点的旋量解法，主要是针对固定点与旋转点的位移变化情况进行讨论。即，动点始终按照三维坐标点空间坐标位置进行变化。虽然该种机器人做功方法的分析形式较简单，但我们在实际计算时，注意以下问题：①旋转点的空间坐标取点分析时，需确保定点取点位置，必须按一定顺序取点。如，由上到下，由内向外，由边缘向内侧等。这是由于固定的旋转点位移变化计算时，需通过动点空间位移的变化规律，对空间旋转强度、做功情况进行判断。若旋转点发生相应变化，旋转点的空间位移规律就会错误，自然也就出现了动点计算准确性不够的情况。②绕点空间位置变化，需确保空间内点是按指数积法进行表示。按照旋量场计算的理论可知：三坐标中同齐次坐标取点时，需满足Q＝exp(1,1A)exp(2,2A)exp(3,3A)exp(4,4A)的坐标状态。③绕点与定点运动计算时，需考虑到旋量位移距离定点变化时，位移角度变化，是否满足了角度变化与长度之间的协调。进行协调调整时，需考虑到逆向分析的目的，可以确保机器人做功功率，达到稳定做功的状态。否则，固定点与动点之间旋量场的分析价值也将不复存在。（4）绕点行列运动的旋量解法。绕点行列运动因素，是指单纯依靠旋量条件，对工业中机器人的做功能力进行分析时，可借助绕点行列同步计算法，替代传统的单一序列绕点运动的分析方法。旋量解法中，通常包含两个动角量，两个动点变化量，一个固定原点。即，旋量解法分析中的所有动量，都对应一个单独的旋转动量计算顺序，只要准确把握结构中的一个动量的规律，就可以相应得到，其他三个旋量变化规律。相对来说，工业机器人逆解问题的旋量解法的计算方式较便捷，也可以保障功率计算的准确性。

5结语

工业机器人逆解问题的旋量解法分析，是数字分析理论科学应用于现代工业生产中的体现，它可以优化工业生产功率计算步骤，保障工业生产的速率。在此基础上，本文通过绕点与已知点运动的旋量解法、绕点与有序相交轴运动的旋量解法、绕点与定点运动的旋量解法、以及绕点行列运动的旋量解法，解决工业机器人实际应用中常见的逆解问题。因此，浅析工业机器人逆解问题的旋量解法要点，是促进工业生产技术实践中优化的体现。

参考文献

[1]熊有伦，尹周平，熊蔡华.机器人操作[M].湖北:湖北科学技术出版社，2002.

[2]理查德•摩雷，李泽湘，夏恩卡•萨思特里.机器人操作的数学导论[M].北京:机械工业出版社，1998.

[3]李悦,周利坤.基于旋量理论的RRRP机器人逆运动学分析研究[J].机械科学与技术,2014,33(06):820-824.

[4]赵杰,刘玉斌,蔡鹤皋.一种运动旋量逆解子问题的求解及其应用[J].机器人,2005(02):163-167.

作者：周应锋 单位：广东省惠东职业中学