【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機器人控制，主要應用于六自由度運動平臺，具體是一種六自由度運動平臺的運動學正解方法、系統、設備和介質。
技術介紹
1、六自由度運動平臺是由六支電動缸，上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個平臺組成的結構，在下平臺固定的基礎上，借助六支電動缸的伸縮運動，完成上平臺在空間六個自由度(x，y，z，α，β，γ)的運動，包括橫移、縱移、升降、俯仰、橫滾和偏航，從而可以模擬出各種空間運動姿態。
2、六自由度運動平臺正解，是指已知電動缸運動狀態，求解六自由度運動平臺的運動狀態。傳統六自由度運動平臺的運動學正解只能建立非線性方程組，通過牛頓迭代的方法求解。該方法計算量偏大，如果需要通過電動缸伸長量實時監控運動平臺位置姿態，則對計算機硬件要求較高，甚至造成運行卡頓、死機。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術中的不足，提供一種六自由度運動平臺的運動學正解方法、系統、設備和介質，本專利技術不需要通過牛頓迭代的方法求解，可通過設置迭代步長，甚至可通過設置階段性的迭代步長來減少計算量，得到任意容差范圍內的正解精度。
2、為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、一種六自由度運動平臺的運動學正解方法，通過監控電動缸長度實時計算六自由度運動平臺的運動狀態；電動缸長度每變化一次，執行以下步驟：
4、步驟1、輸入監控的六條電動缸長度；
5、步驟2、通過位置反解計算六自由度運動平臺的運動方向對應的電動缸長度；計算六自由度運動平臺的運動方
6、步驟3、判斷是否有且只有一個運動方向滿足第一條件，所述第一條件為：第一差值與第二差值同正負號，且第一差值絕對值小于第二差值絕對值；若是，則輸出六自由度運動平臺的這一運動方向，并將該運動方向作為下次因電動缸長度變化觸發的計算輪次中六自由度運動平臺的初始狀態，該運動方向對應的電動缸長度作為下個計算輪次中的初始狀態電動缸長度；若否，進入步驟4；
7、步驟4、判斷所有電動缸的第一差值與第二差值是否同正負號，若是，累加六條電動缸的第一差值的絕對值，作為判斷參考值sum_△li；累加六條電動缸的第二差值的絕對值，作為總電動缸長度變化量sum_△ln；進入步驟5；若否，累加第一差值與第二差值同正負號的電動缸的第一差值的絕對值，再加上第一差值與第二差值不同正負號的電動缸的第三差值的絕對值，作為判斷參考值sum_△li；累加六條電動缸的第二差值的絕對值，作為總電動缸長度變化量sum_△ln；進入步驟5；
8、步驟5、在所有運動方向的判斷參考值中選擇最小判斷參考值，最小判斷參考值是否小于總電動缸長度變化量，若是，則輸出最小判斷參考值對應的六自由度運動平臺的運動方向，并將該運動方向作為下次因電動缸長度變化觸發的計算輪次中六自由度運動平臺的初始狀態，該運動方向對應的電動缸長度作為下個計算輪次中的初始狀態電動缸長度；若否，縮小迭代步長，返回步驟2。
9、為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：
10、進一步地，所述六自由度運動平臺的初始狀態為[x0，y0，z0，α0，β0，γ0]，式中，x0表示初始橫移，y0表示初始縱移，z0表示初始升降，α0表示初始俯仰，β0表示初始橫滾，γ0表示初始偏航，所述通過位置反解計算六自由度運動平臺的運動方向對應的電動缸長度用公式表示為：
11、通過位置反解分別計算729個運動方向[x0+△x_i，y0+△y_i，z0+△z_i，α0+△α_i，β0+△β_i，γ0+△γ_i]對應下的電動缸長度ln_i(i＝1，2，...，729；n＝1，2，...，6)；i表示運動方向的序號，n表示電動缸的序號，式中，△x_i表示第i個運動方向時橫移運動狀態的偏移量，△x_i＝-a或0或a；△y_i表示第i個運動方向時縱移運動狀態的偏移量，△y_i＝-a或0或a；△z_i表示第i個運動方向時升降運動狀態的偏移量，△z_i＝-a或0或a；△α_i表示第i個運動方向時俯仰運動狀態的偏移量，△α_i＝-a或0或a；△β_i表示第i個運動方向時橫滾運動狀態的偏移量，△β_i＝-a或0或a；△γ_i表示第i個運動方向時偏航運動狀態的偏移量，△γ_i＝-a或0或a；a表示迭代步長。
12、進一步地，步驟4中，所述累加六條電動缸的第一差值的絕對值用公式表示為：
13、
14、式中，sum_△li表示判斷參考值，△ln_i表示第n條電動缸在六自由度運動平臺的第i個運動方向時的第一差值。
15、進一步地，步驟4中，所述累加六條電動缸的第二差值的絕對值用公式表示為：
16、
17、式中，sum_△ln表示總電動缸長度變化量，△ln表示第n條電動缸的第二差值。
18、本專利技術還提出一種電子設備，包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行計算機程序時，實現如上所述的六自由度運動平臺的運動學正解方法。
19、本專利技術還提出一種計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，所述計算機程序使計算機執行如上所述的六自由度運動平臺的運動學正解方法。
20、本專利技術的有益效果是：
21、本專利技術不需要通過牛頓迭代的方法求解，可通過設置迭代步長，甚至可通過設置階段性的迭代步長來減少計算量，得到任意容差范圍內的正解精度。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種六自由度運動平臺的運動學正解方法，其特征在于，通過監控電動缸長度實時計算六自由度運動平臺的運動狀態；電動缸長度每變化一次，執行以下步驟：
2.如權利要求1所述的六自由度運動平臺的運動學正解方法，其特征在于，所述六自由度運動平臺的初始狀態為[X0，Y0，Z0，α0，β0，γ0]，式中，X0表示初始橫移，Y0表示初始縱移，Z0表示初始升降，α0表示初始俯仰，β0表示初始橫滾，γ0表示初始偏航，所述通過位置反解計算六自由度運動平臺的運動方向對應的電動缸長度用公式表示為：
3.如權利要求1所述的六自由度運動平臺的運動學正解方法，其特征在于，步驟4中，所述累加六條電動缸的第一差值的絕對值用公式表示為：
4.如權利要求1所述的六自由度運動平臺的運動學正解方法，其特征在于，步驟4中，所述累加六條電動缸的第二差值的絕對值用公式表示為：
5.一種電子設備，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行計算機程序時，實現如權利要求1-4任一項所述的六自由度運動平臺的運動學正解方法。
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...【技術特征摘要】
1.一種六自由度運動平臺的運動學正解方法，其特征在于，通過監控電動缸長度實時計算六自由度運動平臺的運動狀態；電動缸長度每變化一次，執行以下步驟：
2.如權利要求1所述的六自由度運動平臺的運動學正解方法，其特征在于，所述六自由度運動平臺的初始狀態為[x0，y0，z0，α0，β0，γ0]，式中，x0表示初始橫移，y0表示初始縱移，z0表示初始升降，α0表示初始俯仰，β0表示初始橫滾，γ0表示初始偏航，所述通過位置反解計算六自由度運動平臺的運動方向對應的電動缸長度用公式表示為：
3.如權利要求1所述的六自由度運動平臺的運動學正解方法，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：相鐵武，王賽進，賀順，李成，陳思飛，
申請(專利權)人：南京全控航空科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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