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申请/专利权人：哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)

摘要：本发明涉及一种基于外置IMU的机械臂臂段等效关节角感知方法及装置，其中方法包括初始化绳驱柔性机械臂，进行联动臂段零位调平校准；计算各万向节坐标系之间的变换矩阵、联动臂段的计算姿态和计算姿态雅可比矩阵；获取绳驱柔性机械臂所有联动臂段末端IMU测量装置的姿态；得到旋转矩阵和姿态差；更新所有关节的迭代过程量，扩展当前计算姿态雅可比矩阵和当前姿态差矩阵；计算当前迭代的关节角度增量，更新当前的计算关节角度。本发明提出一种使用IMU传感器替代关节编码器进行绳驱分段联动机械臂臂段关节角度感知的方法和装置，能减轻机械臂的重量，使得机械臂控制更加灵活。

主权项：1.基于外置IMU的机械臂臂段等效关节角感知方法，应用在绳驱柔性机械臂上，所述绳驱柔性机械臂包括至少一个联动臂段和IMU测量装置（400），每个联动臂段包括多个臂杆（100）和多个十字轴型万向节（200），在联动臂段内，单个臂杆（100）和单个十字轴型万向节（200）依次间隔连接，所述IMU测量装置（400）安装在绳驱柔性机械臂末端的联动臂段中的末端臂杆（100）上，其特征在于，所述的基于外置IMU的机械臂臂段等效关节角感知方法包括以下步骤：S100、初始化绳驱柔性机械臂，进行联动臂段零位调平校准；S200、建立整个联动臂段的基座坐标系B和万向节坐标系组，计算各万向节坐标系之间的变换矩阵、联动臂段的计算姿态和末端姿态对于关节角度的计算姿态雅可比矩阵；S300、建立IMU测量装置（400）的世界坐标系W和自身坐标系I，以及联动臂段末端坐标系E，获取绳驱柔性机械臂所有联动臂段末端IMU测量装置（400）的姿态；S400、计算联动臂段末端坐标系E相对于整个联动机械臂基座坐标系B的姿态，得到当前段的联动臂段末端坐标系E相对于基座坐标系B的旋转矩阵和前一段的联动臂段末端坐标系E相对于基座坐标系B的旋转矩阵，进而得到当前段的联动臂段末端相对于起点的旋转矩阵；S500、将联动臂段当前实际姿态和联动臂段当前计算姿态的对应列进行向量叉积计算，得到姿态误差；S600、基于联动臂段的联动规律矩阵和，更新所有关节的迭代过程量，扩展当前计算姿态雅可比矩阵和当前姿态误差矩阵，得到扩展姿态雅可比矩阵和扩展姿态误差矩阵；S700、基于伪逆法，计算当前迭代的迭代过程量，更新当前的计算关节角度；S800、如果当前迭代的迭代过程量的向量模长小于预设的第一阈值flag1，则迭代收敛，如果较难收敛，则更换迭代终止为当前姿态误差的向量模长小于第二阈值flag2；S900、如果没有达到迭代终止条件，则使用更新后的当前的计算关节角度，返回步骤S200执行下一次迭代，如果已满足迭代终止条件，则输出计算关节角度为联动臂段当前各关节角度。

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