技術(shù)特征：

1.一種基于數(shù)控刀位文件的機(jī)器人末端軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）機(jī)器人基坐標(biāo)系下末端執(zhí)行器位姿的計(jì)算；

步驟2）根據(jù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)對其逆運(yùn)動學(xué)分析，建立逆運(yùn)動學(xué)模型；

步驟3）基于逆運(yùn)動學(xué)模型計(jì)算關(guān)節(jié)角；

步驟4）利用關(guān)節(jié)角輸出機(jī)器人末端軌跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)控刀位文件的機(jī)器人末端軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟1中，機(jī)器人基坐標(biāo)系下末端執(zhí)行器位姿的計(jì)算，包括以下步驟：

1）提取數(shù)控加工刀位文件信息，利用刀位文件中同一條加工軌跡上相鄰兩個坐標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)器人在工件坐標(biāo)系下的末端執(zhí)行器位姿A；

提取基于UG的數(shù)控刀位文件，其格式為GOTO//x_r,y_r,z_r,i_r,j_r,k_r，根據(jù)刀位文件信息中的空間位置在x方向分量x_r、y方向分量y_r、z方向分量z_r，空間姿態(tài)在x方向分量i_r、y方向分量j_r、z方向分量k_r，可直接得到刀軸向量N和末端位置向量P：

N=(n_x,n_y,n_z)=(i_r, j_r,k_r) (1)

P=(l_x,l_y,l_z)=(x_r,y_r,z_r) (2)

其中，(n_x,n_y,n_z)分別是刀軸向量N在x、y、z方向的分量，(l_x,l_y,l_z)分別是末端位置向量P在x、y、z方向上的分量；

假設(shè)數(shù)控刀位文件中同一條加工軌跡上第一點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_r，y_r，z_r)，第二點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_r+1，y_r+1，z_r+1)，將N平移到以(x_r，y_r，z_r)為起點(diǎn)的位置，相對應(yīng)的坐標(biāo)值分別加上(x_r，y_r，z_r)的坐標(biāo)值，過點(diǎn)(x_r，y_r，z_r)作與向量(x_r-i_r，y_r-j_r，z_r-k_r)垂直的平面S，過空間點(diǎn)(x_r+1，y_r+1)作平行于z軸的直線L，直線L與平面S的交于點(diǎn)w，向量(x_r-i_r，y_r-j_r，z_r-k_r)與向量(x_r-x_r+1，y_r-y_r+1，z_r-z)相互垂直，相乘為0，可求得通過點(diǎn)(x_r+1，y_r+1)的z方向的值g，將向量（x_r+1-x_r， y_r+1-y_r， g-z_r）簡化為單位向量，可求得切向向量T：

g=(((x_r+1-x_r)i_r+(y_r+1-y_r)j_r)/-k_r)+z_r, (3)

o_x= (x_r+1-x_r)/),

o_y=(y_r+1-y_r)/ ),

o_z=(z_r+1-z_r)/ ),

T=(o_x,o_y,o_z) (4)

其中，(o_x,o_y,o_z)分別是切向向量T在x、y、z方向的分量；

法向向量N和切向向量T叉乘可得到副法向向量B：

B=N×T=(a_x,a_y,a_z) (5)

其中，(a_x, a_y, a_z)分別是副法向向量B在x、y、z方向的分量；

由刀軸向量N、切向向量T、副法向向量B和末端位置向量P可求得在工件坐標(biāo)系下的機(jī)器人末端位置姿態(tài)A：

A=[n_x o_x a_xl_x;n_y o_y a_yl_y;n_z o_z a_zl_z;0 0 0 1] (6)

2）對工件坐標(biāo)系進(jìn)行標(biāo)定，將工件坐標(biāo)系下的末端位姿轉(zhuǎn)換為機(jī)器人基坐標(biāo)系下的末端位姿，主要包括以下內(nèi)容：

對工件坐標(biāo)系進(jìn)行標(biāo)定，規(guī)定工件坐標(biāo)系的空間姿態(tài)與機(jī)器人基坐標(biāo)系空間姿態(tài)一致，在機(jī)器人工作空間范圍內(nèi)只需對工件坐標(biāo)系的空間位置進(jìn)行標(biāo)定，假設(shè)工件坐標(biāo)系的標(biāo)定值為（h_x,h_y,h_z），通過相應(yīng)的坐標(biāo)變換就可得到在機(jī)器人基坐標(biāo)系下的末端位姿U：

U=[n_x o_x a_x p_x;n_y o_y a_y p_y;n_z o_z a_z p_z;0 0 0 1]

其中（p_x,p_y,p_z）為機(jī)器人基坐標(biāo)系下的末端位置在x、y、z方向的分量，p_x=l_x+h_x，p_y=l_y+h_y，p_z=l_z+h_z。

3.根據(jù)專利要求1所述的一種基于數(shù)控刀位文件的機(jī)器人末端軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟2中，根據(jù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)對其逆運(yùn)動學(xué)分析，建立逆運(yùn)動學(xué)模型，包括以下內(nèi)容：

根據(jù)工業(yè)機(jī)器人連桿參數(shù)對其逆運(yùn)動分析，建立機(jī)器人六個關(guān)節(jié)角逆運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型，其數(shù)學(xué)模型如下所示：

q₁=arctan2((p_x-d₆a_x),(p_y-d₆a_y))±π/2, (7)

令 k₁=cos(q₁)a_x+ sin(q₁)a_y,

k₂= cos(q₁)p_x-a₁+ sin(q₁)p_y, k₃=p_z,

k₃₁=k₂-d₆k₁,

k₃₂=d₆a_z-k₃,

k₄=((a₂)²-(d₄)²+(k₃₁)²+(k₃₂)²)/(2a₂),

r=, 可求得關(guān)節(jié)2的關(guān)節(jié)角q₂，

q₂=arctan2((k4/r),±), (8)

令 k₅=a₂-cos(q₂)k₃₁- sin(q₂)k₃₂ ,

k₅₁= cos(q₂)k₃₂- sin(q₂)k₃₁, 可求得關(guān)節(jié)3的關(guān)節(jié)角q₃，

q₃=arctan2(k₅,k₅₁) , (9)

令 k₆=sin(q₂₊q₃)k₁+cos(q₂₊q₃)a_z , 可求得關(guān)節(jié)5的關(guān)節(jié)角q₅，

q₅=arctan2(±),-k₆), (10)

令 k₇=(cos(q₁)a_y-sin(q₅)a_x)/sin(q₅),

k₈=(sin(q₂)a_z-cos(q₂)k₁-sin(q₃)cos(q₅))/(cos(q₃)sin(q₅)), 可求得關(guān)節(jié)4的關(guān)節(jié)角q₄，

q₄=arctan2(k₇,k₈), (11)

令 k₁₀=cos(q₁)n_y-sin(q₁)n_x,

k₁₁=sin(q₁)o_x-cos(q₁)o_y,

k₁₂=sin(q₄)cos(q₅)/cos(q₄), 可求得關(guān)節(jié)6的關(guān)節(jié)角q₆，

q₆=arctan2((k₁₀+k₁₁k₁₂),(k₁₂k₁₀-k₁₁))+ π , (12)

其中，a₁為關(guān)節(jié)0與關(guān)節(jié)1沿公垂線的距離，a₂為關(guān)節(jié)1與關(guān)節(jié)2沿公垂線的距離，d₄為關(guān)節(jié)4軸線兩個公垂線的距離，d₆為關(guān)節(jié)6兩個公垂線的距離；

由上述數(shù)學(xué)表達(dá)式可知，q₁、q₂、q₅分別對應(yīng)有兩組不同解，通過數(shù)列組合可知機(jī)器人關(guān)節(jié)角共有八組不同解。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)控刀位文件的機(jī)器人末端軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟3中，基于逆運(yùn)動學(xué)模型計(jì)算關(guān)節(jié)角，包括以下內(nèi)容：

1）將機(jī)器人基坐標(biāo)系下的末端位姿帶入機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)模型中求解關(guān)節(jié)角；

2）將每組六個關(guān)節(jié)角值分別取絕對值，然后相加求和，利用最短路程法優(yōu)化關(guān)節(jié)角，比較八組值，選取最小那一組作為最優(yōu)關(guān)節(jié)角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)控刀位文件的機(jī)器人末端軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟4中，利用關(guān)節(jié)角輸出機(jī)器人末端軌跡，主要包括：

將得到的一系列優(yōu)化后的關(guān)節(jié)角，利用MATLAB軟件編程，得到機(jī)器人末端位置軌跡點(diǎn)，輸出機(jī)器人末端軌跡。