CN102279563A - 非标数字装备操作机参数化运动学模型库建立方法 - Google Patents

Abstract

一种非标数字装备运动学参数化通用模型库建立方法。目前的非标数字装备控制器多是专用控制器，只能是单一控制器对于单一运动学模型的控制器，一旦控制结构改变就要重新设计控制器，不具通用性、互换性和可重构能力。本发明提出一种非标数字装备运动学模型库建立方法，参数化运动学模型的建立，不是针对某一台非标数字装备操作机而是针对某一类非标数字装备操作机，建立的一种抽象操作机运动学模型。参数化输入包括自由度的参数化，连杆的参数化，关节运动副的参数化等。以Paul等人提出的代数法求解操作机运动学反解，并将运动正反解编写成函数库。用户对模型的选择与输入的D-H参数作为参数传递给函数，使运动学模型与特定的操作机分离。本发明能够减少重复建模工作，提高编程效率，使非标数字装备的控制器具有通用性、互换性和可重构能力。

Description

非标数字装备操作机参数化运动学模型库建立方法

【技术领域】：本发明属于先进制造技术和运动控制技术领域，具体涉及一种非标数字装备运动学参数化通用模型库建立方法。

【背景技术】：非标数字装备操作机是由若干连杆通过转动或移动关节串联而成，可看成一个开式运动链。开链的一端固定在基座上，另一端为末端执行器，用以操作物体，完成各种作业。操作机运动学研究的是各连杆之间运动的几何关系。操作机运动学主要研究两类问题：①正向运动学，即根据各关节变量的值和连杆的几何参数计算末端执行器相对工作站的位姿；②反向运动学，即根据末端执行器的位姿计算相应的关节变量。非标数字装备控制器是非标数字装备***中最关键、最重要的部分，非标数字装备运动学模型是指非标数字装备操作机运动学正解和逆解，是非标数字装备控制器的基础，直接决定了非标数字装备控制器的应用对象及其互换性。由于非标数字装备操作机结构形式的不同使得其运动学模型呈现多样化。现有的非标数字装备操作机控制器多是专用控制器，为封闭式结构，只能是适用于单一运动学模型的单一控制器，一旦控制结构改变就要重新设计控制器，不具通用性、互换性和可重构能力。

【发明内容】：本发明的目的是克服现有非标数字装备控制器的不足，提供一种非标数字装备参数化运动学模型库建立方法，实现非标数字装备控制器的通用化，使得如自动化专机、生产线、立体仓库、包装机、涂胶机、自动焊机、检测设备、2-3自由度搬运机械手等非标数字装备的控制器具有通用性、互换性和可重构能力。

本发明建立了非标数字装备操作机参数化运动学模型。该模型具备了参数化的特征，满足了非标数字装备操作机控制器具备通用性的要求。该模型库的建立方法是：

(1)构建非标数字装备操作机运动学模型；

(2)将运动学模型建立成一一对应的运动学模型库函数；

(3)自由度、连杆、关节运动副的结构参数可由用户输入并存储在计算机上，作为运动学模型库函数的参数由控制器调用，进而实现非标数字装备操作机的轨迹规划，完成非标数字装备操作机的运动控制。

本发明提供的参数化运动学模型的建立，不是针对某一台非标数字装备操作机，而是针对某一类非标数字装备操作机建立的一种抽象操作机运动学模型。参数输入包括自由度、连杆、关节运动副的参数。在该抽象运动学模型中，自由度数既可能为1个，也可能是2个或3个，任何一个运动关节既可能是移动关节，也可能是旋转关节。用户可以选择操作机运动学模型，并进行自由度、连杆、关节运动副的结构参数输入。如3自由度运动学模型可以选择的结构类型有8种，分别为RRR、RRP、RPR、RPP、PPR、PPP、PRR、PRP(P-表示移动关节，R-表示旋转关节)。

本发明以Denavit-Hartenberg法建立了非标数字装备操作机参数化运动学模型，以Paul等人提出的代数法求解操作机运动学反解，并将运动正反解编写成运动学模型库函数。用户对模型的选择与输入的D-H参数作为参数传递给模型库函数，使运动学模型与特定的操作机分离，能够减少重复建模工作，提高编程效率。

本发明的优点和积极效果：

本发明所提非标数字装备参数化运动学模型库建模方法，实现了运动学模型的通用化。本发明具有以下技术效果：

(1)本发明提出的方法使得非标数字装备控制器具有通用性，根据非标数字装备操作机形式的不同，只须在人机交互界面选择对应的运动学模型并输入D-H参数即可。

(2)当非标数字装备操作机某关节损坏时，控制器可自动识别该关节，并自动选择运动学模型完成任务，具有一定的容错能力。

(3)当非标数字装备操作机结构改变时，只须在选择对应的运动学模型并输入D-H参数即可，应用本方法的控制器拥有可重构能力。

(4)本发明可用于非标数字装备的控制，也可用于其它运动控制***。

【附图说明】：

图1是连杆的长度及扭角；

图2是关节变量及偏置量；

图3是连杆坐标系的设定；

图4是非标数字装备操作机控制器结构示意图。

【具体实施方式】：

实施例1：

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

为了研究操作机各连杆之间的几何关系，可在每个连杆上固结一个坐标系，然后描述这些坐标系之间的关系。用一4×4的齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系，从而推导出“手爪坐标系”相对于“参考系”的等价齐次变换矩阵，建立操作机的运动学方程。

1、连杆参数

1).连杆参数

如图1所示，与操作机运动学有关的几何量只有两个：

(1)连杆的长度a_i——两关节转轴之间的最短距离，即两轴线之间公共垂线之长度。当两轴线相交于一点时，a_i＝0；当两轴线平行时，有无穷多相等的公共垂线长度；两轴线交错时，只有唯一的公共垂线。所以这样定义连杆长度是唯一的。但是机座及末端连杆，由于它们只有一个关节，特别的规定它们的长度为0，即a₀＝a_n＝0。对于一端为旋转关节另一端为移动关节的连杆，其长度也规定为零。

(2)连杆的扭角α_i——将同一连杆的任一轴线向另一轴线移动，使之相交，则此二直线决定一个与连杆的长度a_i垂直的平面，此二直线的平面交角就是该连杆的扭角α_i。显然机座杆件和末端杆件的扭角为0。

a_i及α_i的下标i＝0，1，2，…，n，是连杆的编号。编号顺序如下：机座i＝0，与机座相连的连杆i＝1，与第1号连杆相连接的连杆i＝2，……。比i号连杆编号大或小的称i号连杆的上或下编号连杆。

除机座及末端连杆外，其余每个连杆均有两个关节，i号连杆与i-1号连杆相连接的关节称为i号连杆的下关节，另一关节称为i号连杆的上关节。下关节编号为i，上关节编号为i+1。

2).关节变量及偏置量

关节变量是指两相邻连杆相对位置的变化量，一般用广义坐标q_i表示。当两连杆以旋转关节相连时，q_i为转角θ_i，当两连杆以移动关节相连时，q_i是两者沿关节轴线的相对线位移d_i。

如图2所示，连杆i与连杆i-1在关节i处相连。若关节i是旋转关节，则关节变量为θ_i。由于连杆i及连杆i-1的杆长a_i及a_i-1一般是不相交的，故两者沿i号关节轴线存在一距离，称为连杆的偏置量。若关节i是移动关节，则关节变量就是d_i。d_i和θ_i都带正负号。d_i表示a_i-1与轴线i的交点到a_i与轴线i的交点问的距离，沿轴线i测量；θ_i表示a_i-1与a_i之间的夹角，绕轴线i由a_i-1到a_i测量。

d₁和θ₁的确定方法如下：

(1)若关节1是转动关节，则θ₁是可变的，称为关节变量，规定θ₁＝0为连杆1的零位。习惯约定d₁＝0；

(2)若关节1是移动关节，则d₁是可变的，称为关节变量，规定d₁＝0为连杆1的零位。习惯约定θ₁＝0。

上面的约定方法对于d_n和θ_n同样适用。

2、连杆坐标系

为了确定各连杆之间的相对运动和位姿关系，在每一连杆的上关节固结一个坐标系。与基座(连杆0)固结的坐标系称基坐标系，与连杆1固结的坐标系称坐标系{1}，与连杆i固结的坐标系称为坐标系{i}。

1)、用连杆坐标系规定连杆参数

利用连杆坐标系，则连杆参数可以明确地定义为：

a_i为从Z_i到Z_i+1沿X_i测量的距离；

α_i为从Z_i到Z_i+1绕X_i旋转的角度；

d_i为从X_i-1到X_i沿Z_i测量的距离；

θ_i为从X_i-1到X_i绕Z_i旋转的角度。

2)、连杆坐标系建立的步骤

对于给定的操作机，它的各个连杆坐标系建立的步骤如下：

(1)找出并画出各个关节轴线。

(2)找出并画出相邻两轴线i和i+1的公垂线a_i，或两轴线的交点。求出公垂线a_i与轴线i+1的交点令这交点为坐标系{i}的原点O_i。

(3)规定Z_i轴与关节i轴重合。

(4)规定X_i轴与公垂线a_i重合，若Z_i与Z_i+1相交，则规定X_i是Z_i-1和Z_i所成平面的法线。

(5)按右手法则决定Y_i＝Z_i×X_i。

(6)当最后一个关节变量为零时，规定{n-1}与{n}重合。对于首端坐标系{0}，原点和X₀的方向可任意选取。但是，所选择的坐标系{0}使连杆参数尽可能为零。

3、A矩阵

A矩阵(Denavit-Hartenberg Matrix)是二相邻连杆坐标系的齐次坐标变换矩阵，它将上编号连杆坐标系向下编号连杆坐标系变换。连杆变换Ai可以看成坐标系{i}经以下四个子变换得到的：

(1)绕Z_i-1轴转θ_i角；

(2)沿Z_i-1轴移动d_i；

(3)沿X_i轴移动a_i；

(4)绕X_i轴转α_i角。

所以

A_i＝Rot(z_i-1，θ_i)Trans(0，0，d_i)Trans(a_i，0，0)Rot(x_i，α_i)    (3-1)

即 $A_i=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\θ}}_i& -\sin {\mathrm{\θ}}_i\cos {\mathrm{\α}}_i& \sin {\mathrm{\θ}}_i\sin {\mathrm{\α}}_i& {\mathrm{\α}}_i\cos {\mathrm{\θ}}_i\\ \sin {\mathrm{\θ}}_i& \cos {\mathrm{\θ}}_i\cos {\mathrm{\α}}_i& -\cos {\mathrm{\θ}}_i\sin {\mathrm{\α}}_i& {\mathrm{\α}}_i\sin {\mathrm{\θ}}_i\\ 0& \sin {\mathrm{\α}}_i& \cos {\mathrm{\α}}_i& d_i\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---(3-2)$

若关节i是转动关节，则式中d_i是常量；若关节i是移动关节，则式中d_i是关节变量，且θ_i＝0，因坐标系{i}与坐标系{i-1}无相对转动。

以非标数字装备操作机中三自由度RRR类操作机为例说明参数化运动学模型建立的过程，如下：

连杆坐标系的设定如图3所示，相应的连杆参数如表1所示。

表1 RRR类操作机的连杆参数

(1)RRR类操作机运动学正解：

根据表1所列连杆参数，即可得到各个连杆变换矩阵：

$A_1=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\θ}}_1& -\sin {\mathrm{\θ}}_1\cos {\mathrm{\α}}_1& \sin {\mathrm{\θ}}_1\sin {\mathrm{\α}}_1& {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1\\ \sin {\mathrm{\θ}}_1& \cos {\mathrm{\θ}}_1\cos {\mathrm{\α}}_1& -\cos {\mathrm{\θ}}_1\sin {\mathrm{\α}}_1& {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1\\ 0& \sin {\mathrm{\α}}_1& \cos {\mathrm{\α}}_1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(1\right)$

$A_2=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\θ}}_2& -\sin {\mathrm{\θ}}_2\cos {\mathrm{\α}}_2& \sin {\mathrm{\θ}}_2\sin {\mathrm{\α}}_2& {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2\\ \sin {\mathrm{\θ}}_2& \cos {\mathrm{\θ}}_2\cos {\mathrm{\α}}_2& -\cos {\mathrm{\θ}}_2\sin {\mathrm{\α}}_2& {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2\\ 0& \sin {\mathrm{\α}}_2& \cos {\mathrm{\α}}_2& d_2\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(2\right)$

$A_3=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\θ}}_3& -\sin {\mathrm{\θ}}_3& 0& 0\\ \sin {\mathrm{\θ}}_3& \cos {\mathrm{\θ}}_3& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(3\right)$

其中，参数θ₁、θ₂、θ₃为各关节变量，参数α₁、α₂、a₁、a₂、d₂为用户输入常量。

RRR类操作机运动学方程为

$T_3=A_1{A}_2{A}_3=\left[\begin{array}{cccc}{n}_x& o_x& a_x& p_x\\ n_y& o_y& a_y& p_y\\ n_z& o_z& a_z& p_z\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(4\right)$

式中

$n_x=c_1{c}_2{c}_3-s_1{s}_2{c}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}-c_1{s}_2{s}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_2}-s_1{c}_2{s}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}+s_1{s}_3{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$n_y=s_1{c}_2{c}_3+c_1{s}_2{c}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}-s_1{s}_2{s}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_2}+c_1{c}_2{s}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}-c_1{s}_3{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$n_z=s_2{c}_3{s}_{{\mathrm{\α}}_1}+c_2{s}_3{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{c}_{{\mathrm{\α}}_2}+s_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$o_x=-c_1{c}_2{s}_3+s_1{s}_2{s}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}-c_1{s}_2{c}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_2}-s_1{c}_2{c}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}{c}_{{\mathrm{\α}}_2}+s_1{c}_3{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$o_y=-s_1{c}_2{s}_3-c_1{s}_2{s}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}-s_1{s}_2{c}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_2}+c_1{c}_2{c}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}{c}_{{\mathrm{\α}}_2}-c_1{c}_3{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$o_z=-s_2{s}_3{s}_{{\mathrm{\α}}_1}+c_2{c}_3{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{c}_{{\mathrm{\α}}_2}+c_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$a_x=c_1{s}_2{s}_{{\mathrm{\α}}_1}+s_1{c}_2{c}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}+s_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{c}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$a_y=s_1{s}_2{s}_{{\mathrm{\α}}_1}-c_1{c}_2{c}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}-c_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{c}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$a_z=-c_2{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{s}_{{\mathrm{\α}}_2}+c_{{\mathrm{\α}}_1}{c}_{{\mathrm{\α}}_2}$

$p_x=a_2(c_1{c}_2-s_1{s}_2{c}_{{\mathrm{\α}}_1})+d_2{s}_1{s}_{{\mathrm{\α}}_2}+a_1{c}_1$

$p_y=a_2(s_1{c}_2-c_1{s}_2{c}_{{\mathrm{\α}}_1})-d_2{c}_1{s}_{{\mathrm{\α}}_2}+a_1{s}_1$

$p_z=a_2{s}_2{s}_{{\mathrm{\α}}_1}+d_2{c}_{a_1}$

式中简写符号为c_i＝cosθ_i，s_i＝sinθ_i，i＝1，2，3。

已知操作机各连杆参数和关节变量θ_i的基础上就可求出末端执行器的位姿T₃，这就是RRR类操作机运动学正解。

(2)RRR类操作机运动学逆解：

A₁×T₃＝A₂×A₃    (5)

即

$\left[\begin{array}{cccc}{c}_1& s_1& 0& -a_1\\ -s_1{c}_{{\mathrm{\α}}_1}& c_1{c}_{{\mathrm{\α}}_1}& s_{{\mathrm{\α}}_1}& 0\\ s_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}& -c_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}& c_{{\mathrm{\α}}_1}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cccc}{n}_x& o_x& a_x& p_x\\ n_y& o_y& a_y& p_y\\ n_z& o_z& a_z& p_z\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{cccc}{c}_2{c}_3-s_2{s}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_1}& -c_2{s}_3-s_2{c}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_2}& s_2{s}_{{\mathrm{\α}}_2}& a_2{c}_2\\ s_2{c}_3+c_2{s}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_2}& -s_2{s}_3+c_2{c}_3{c}_{{\mathrm{\α}}_2}& -c_2{s}_{{\mathrm{\α}}_2}& a_2{s}_2\\ s_3{s}_{{\mathrm{\α}}_2}& c_3{s}_{{\mathrm{\α}}_2}& c_{{\mathrm{\α}}_2}& d_2\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(6\right)$

当

时，由矩阵方程(5)两端的元素(3，4)即第三行第四列，相等，得

$s_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_x-c_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_y+c_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_z=d_2---\left(7\right)$

利用三角代换：

$s_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_x=\mathrm{\ρ}\cos \mathrm{\φ};s_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_y=\mathrm{\ρ}\sin \mathrm{\φ}---\left(8\right)$

式中，

把代换式(8)代入式(7)，得到θ₁的解：

$\left.\begin{array}{c}\sin (\mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_1)=(c_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_z-d_2)/\mathrm{\ρ};\cos (\mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_1)=\±\sqrt{1-{\left[(c_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_z-d_2)\right]}^2}\\ \mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_1=A\tan 2[(c_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_z-d_2)/\mathrm{\ρ},\±\sqrt{1-{[(c_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_z-d_2)/\mathrm{\ρ}]}^2}]\\ {\mathrm{\θ}}_1=A\tan 2(s_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_y,s_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_x)-A\tan 2[(c_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_z-d_2)/\mathrm{\ρ},\±\sqrt{1-{[(c_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_z-d_2)/\mathrm{\ρ}]}^2}\end{array}\right\}---\left(9\right)$

式中正负号对应于θ₁的两个可能解。

当时，由矩阵方程(6)两端的元素(1，4)和(2，4)分别对应相等，得

c₁p_x+s₁p_y-a₁＝a₂c₂    (10)

-s₁p_x+c₁p_y＝a₂s₂      (11)

式(10)与(11)的平方和为

c₁p_x+s₁p_y＝(p_x ²+p_y ²-a₁ ²+a₂ ²)/2a₁    (12)

同理，令(p_x ²+p_y ²-a₁ ²+a₂ ²)/2a₁＝c得θ₁的解为

${\mathrm{\θ}}_1=A\tan 2(p_y,p_x)\±A\tan 2(\sqrt{{p_x}^2+{p_y}^2+c^2},c)---\left(13\right)$

θ₁有两个可能解，选定其中之一后，由式(10)与(11)，a₂≥＝0得

${\mathrm{\θ}}_2=A\tan 2(-s_1{c}_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_x+c_1{c}_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_y+s_{{\mathrm{\α}}_1}{p}_z,c_1{p}_x+s_1{p}_y-a_1)---\left(14\right)$

当

时，由矩阵方程(6)两端的元素(3，1)和(3，2)分别相等，得

$s_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{n}_x-c_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{n}_y+c_{{\mathrm{\α}}_1}{n}_z=s_3{s}_{{\mathrm{\α}}_2}---\left(15\right)$

$s_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{o}_x-c_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{o}_y+c_{{\mathrm{\α}}_1}{o}_z=c_3{s}_{{\mathrm{\α}}_2}---\left(16\right)$

由式(15)与式(16)，得

${\mathrm{\θ}}_3=A\tan 2[(s_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{n}_x-c_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{n}_y+c_{{\mathrm{\α}}_1}{n}_z)/s_{{\mathrm{\α}}_2},(s_1{s}_{{\mathrm{\α}}_2}{o}_x-c_1{s}_{{\mathrm{\α}}_1}{o}_y+c_{{\mathrm{\α}}_1}{o}_z)/s_{{\mathrm{\α}}_2}]---\left(17\right)$

若

则由矩阵方程(6)两端的元素(1，1)(1，2)，得

c₁n_x+s₁n_y＝c₂₃     (18)

c_xo_x+s₁o_y＝-s₂₃    (19)

由式(18)与式(19)，得

θ₃＝θ₂₃-θ₂＝A tan2(-c₁o_x-s₁o_y，c₁n_x+s₁n_y]-θ₂    (20)

根据给定末端执行器位姿T₃的情况，就求解出了其对应的各关节变量θ₁、θ₂、θ₃，即RRR类操作机运动学逆解。

建立非标数字装备操作机的运动学模型后，将其编写为非标数字装备操作机参数化运动学模型库函数，其中包括运动学正解、反解等函数，部分代码示例如下：

int RRDkinematic(double DH[2][4]，double RRT[4][4])

{…}；    //2R操作机运动学正解

int RR Ikinematic(double RRT[4][4]，double RR I[2])

{…}；    //2R操作机运动学反解

如图4所示，为非标数字装备操作机控制器结构图。将建立的参数化运动学模型库嵌入到运动控制***中，即可实现非标数字装备控制器的通用化。

Claims (1)

1.一种非标数字装备操作机运动学参数化模型库建立方法，其特征在于具体实现方法是：

(1)构建非标数字装备操作机运动学模型；

(2)将运动学模型建立成一一对应的运动学模型库函数；

(3)自由度、连杆、关节运动副的结构参数可由用户输入并存储在计算机上，作为运动学模型库函数的参数由控制器调用，进而实现非标数字装备操作机的轨迹规划，完成非标数字装备操作机的运动控制。

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