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申请/专利权人：中铁隧道局集团有限公司;石家庄铁道大学

摘要：本发明公开了一种锚杆台车机械臂末端锚杆位姿的逆解方法，步骤如下：步骤一，基于锚杆台车的机械臂关节数量，采用DH法，建立坐标系；骤二、建立锚杆台车的机械臂的总运动学变换矩阵：步骤三、计算施作平面坐标系{S}相对于坐标系{5}的姿态变化矩阵根据锚杆在施作平面坐标系下的起点与终点坐标x1,z1，x2,z2，和锚杆长度l，推出坐标系{T}的Z轴在施作平面坐标系下的位姿步骤四、求解θ6、θ7、步骤五、求解θ1、θ2、d3、θ4、θ5。本发明基于反变换法对机械臂的关节变量求封闭解，计算速度快，用于锚杆台车的实时控制，实现了锚杆台车在钻孔和注浆时机械臂快速自动对孔作业，提高了工作效率，适用于机器人逆运动学算法相关技术领域。

主权项：1.一种锚杆台车机械臂末端锚杆位姿的逆解方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，基于锚杆台车的机械臂关节数量，采用DH法，建立坐标系，设锚杆台车的机械臂共包含7个关节，在一号关节、二号关节、三号关节、四号关节、五号关节、六号关节、七号关节处依次设置坐标系{1}～坐标系{7}；锚杆台车机械臂的基座处为0号关节，设置坐标系{0}，机械臂的末端锚杆处为T号关节，设置坐标系{T}，在施作平面坐标系处设置施作平面坐标系{S}，使在锚杆台车驾驶室向前看时，X轴指向右，Y轴指向前，Z轴指向上，共10个坐标系；步骤二、建立锚杆台车的机械臂的总运动学变换矩阵：锚杆台车机械臂的总运动学变换矩阵为： 其中，为坐标系{m}到基础坐标系{n}的变换矩阵；步骤三、锚杆台车的机械臂关节均为移动副或转动副，总自由度为7，约束坐标系{5}的Z5X5平面与坐标系{0}的Z0X0平面平行，总自由度降为6，建立等式计算施作平面坐标系{S}相对于坐标系{5}的姿态变化矩阵根据锚杆在施作平面坐标系下的起点与终点坐标x1,z1，x2,z2，和锚杆长度l，推出坐标系{T}的Z轴在施作平面坐标系下的位姿坐标系{T}的Z轴在施作平面坐标系下的位姿为： 其中，sn代表sinθn，cn代表cosθn，式中，步骤四、建立等式关系求解θ6、θ7、θ6、θ7为坐标系{6}和坐标系{7}处机械臂关节的关节变量；步骤五、建立等式关系求解θ1、θ2、d3、θ4、θ5；θ1、θ2、d3、θ4、θ5分别为坐标系{1}～坐标系{5}处机械臂关节的关节变量。

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