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双机器人协同旋转过程中的四元数插补路径规划

包翔宇 张弓 曹学鹏 侯至丞 杨文林 徐征 王建

包翔宇,张弓,曹学鹏, 等. 双机器人协同旋转过程中的四元数插补路径规划[J]. 机械科学与技术,2020,39(10):1547-1554 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190340
引用本文: 包翔宇,张弓,曹学鹏, 等. 双机器人协同旋转过程中的四元数插补路径规划[J]. 机械科学与技术,2020,39(10):1547-1554 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190340
Bao Xiangyu, Zhang Gong, Cao Xuepeng, Hou Zhicheng, Yang Wenlin, Xu Zheng, Wang Jian. Quaternion Interpolation Path Planning Method for Dual-robot Collaborative Rotation[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(10): 1547-1554. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190340
Citation: Bao Xiangyu, Zhang Gong, Cao Xuepeng, Hou Zhicheng, Yang Wenlin, Xu Zheng, Wang Jian. Quaternion Interpolation Path Planning Method for Dual-robot Collaborative Rotation[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(10): 1547-1554. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190340

双机器人协同旋转过程中的四元数插补路径规划

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190340
基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFE0123900,2018YFA0902903) 、中国博士后科学基金面上项目(2019M662848)、广东省自然科学基金项目(2018A030310046,2014ZT05G132)及广州市基础 研究计划项目(202002030320)资助
详细信息
    作者简介:

    包翔宇(1994−),硕士研究生,研究方向为多机器人协同系统与应用,m18829037263@163.com

    通讯作者:

    张弓,副研究员,博士,gong.zhang@giat.ac.cn

  • 中图分类号: TP242.2

Quaternion Interpolation Path Planning Method for Dual-robot Collaborative Rotation

  • 摘要: 双机器人绕中心点协同旋转可实现工件在空间中的灵巧姿态变换,本文提出一种基于四元数路径圆弧插补方法,应用于路径控制点的坐标旋转与坐标位置插补。首先,将路径圆弧初始控制点表示为四维齐次变换矩阵,提取三维旋转矩阵与坐标向量两个部分。然后,把旋转矩阵转换为四元数进行坐标旋转插补,对控制点坐标向量进行位置插补,以求解该方法的齐次变换矩阵通解;最后,由逆运动学得出插补控制点的关节坐标系,导入机器人示教器,以对双机器人协同旋转进行实验验证。实验结果表明:该方法能计算出路径圆弧轨迹的插补控制点,插补路径平滑,符合关节角限制,圆度误差控制在1.1 mm以内。可实现双机器人协调搬运工件在空间中的多角度对中心旋转,具有普遍适用性。
  • 图  1  双机器人平台示意图

    图  2  机器人平台简化结构示意图

    图  3  理想路径圆弧建模

    图  4  路径圆弧插补流程图

    图  5  路径圆弧的最大轴向偏移量

    图  6  各轴方向上的控制点偏移量

    图  7  Vrep 仿真环境下采集关节角度

    图  8  双机器人平台设备图

    图  9  机器人协同旋转的姿态变换过程

    图  10  机器人 1 各轴关节角度变化趋势

    图  11  机器人 2 各轴关节角度变化趋势

    图  12  半径偏差量变化与拟合曲线

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-11
  • 网络出版日期:  2020-11-07
  • 刊出日期:  2020-10-05

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