SE525399C2 - Eliminating position errors in robotic wrists, e.g. for telerobotics applications, using inverse kinetics scheme based on robot motion limiter and tool centre point position compensator - Google Patents

Abstract

Position errors near and on inner kinematics singularity points are eliminated using an inverse kinematics scheme based on AC, where A is an inverse kinematics calculator followed by a limiter that limits robot motion with respect to kinematics and dynamics constraints of the total robot system, including its surrounding environment and incorporating properties such as maximum joint, velocity, acceleration and torque limits. The limiter can decrease or equalize constraint values in the neighbourhood of singularities for enhanced control stability. C is a compensator which modifies the position of the tool centre point (TCP) for the robot on the basis of A, building a transformation matrix Pout by concatenation of the position part of Pin and the rotation part of Plim.

Description

525 399 3 PATENTKRAV l. Metod för eliminering av positionsfel intill och på inre kinematiska singularitetspunkter för robothandled, kännetecknad av AC, där A betecknar omvandling av önskat värde från Kartesiska koordinater till led-koordinater, genom användning av en invers kinematisk räknare följt av en limiter som begränsar rörelsen hos robotens leder med hänsyn till kinematiska och dynamiska gränser av hela robotsystemet inklusive dess omgivande miljö, innefattande tex. maximal ledvinkelposition, hastighet, acceleration och moment. Denna limiter kan ytterligare minska eller utjämna begränsningsvärden i närområden av singulariteter, för utökad stabilitet vid reglering. 525 399 3 PATENT REQUIREMENTS 1. Method for eliminating position errors adjacent to and on internal kinematic singularity points for robot wrists, characterized by AC, where A denotes conversion of desired value from Cartesian coordinates to joint coordinates, by using an inverse kinematic counter followed by a limiter which limits the movement of the robot's joints with regard to kinematic and dynamic boundaries of the entire robot system, including its surrounding environment, including e.g. maximum hinge angle position, speed, acceleration and torque. This limiter can further reduce or equalize limit values in the vicinity of singularities, for increased stability when regulating.

Dessa ledvinkelpositioner transfonneras till Kartesiska koordinater och orienteringskomponenten av den resulterande 4x4 homogena transforrnationsmatrisen sammanfogas med positionskomponenten av den nya 4x4 homogena transformationsmatrisen för skapandet av en ny 4x4 homogen transforrnationsmatris genom C, som efter omvandling från Kaitesiska koordinater till led-koordinater genom ytterligare en inverskinematisk beräkning i kedjan slutligen ger önskade ledvinkelpositioner. 2. Metod i enlighet med krav 1, men baserad på ABC, där B är en konfigurationshanterare som automatiskt ändrar den kinematiska konfigurationen för A, ifall övergång till ny konfiguration, baserad på information från A, är oundviklig, d.v.s ifall te.x. maximal hastighet, acceleration och moment, ej omöjliggör övergång. Konfigurationen bestäms av B, och förmedlas till den andra invers kinematiska räknaren i kedjan, så att samma konfiguration används i hela systemet.These articulation positions are transformed into Cartesian coordinates and the orientation component of the resulting 4x4 homogeneous transformation matrix is merged with the position component of the new 4x4 homogeneous transformation matrix to create a new 4x4 homogeneous transformation matrix through C, which after conversion into additional the chain finally provides the desired articulation positions. Method according to claim 1, but based on ABC, where B is a configuration manager that automatically changes the kinematic configuration of A, if transition to new configuration, based on information from A, is unavoidable, i.e. if e.g. maximum speed, acceleration and torque, does not make transition impossible. The configuration is determined by B, and is transmitted to the other inverse kinematic counter in the chain, so that the same configuration is used throughout the system.

Claims (1)

1. 525 399 SAMMANFATTNING Uppfinningen besår av en metod som minimerar problem orsakad av kinematiska singulariteter i robothandleder. Genom eliminering av positionsfel nära och på inre singularitetspunkter, baserad på kinematiska och dynamiska begränsningar, kan antalet misslyckande fall vid reglering reduceras, speciellt i intelligenta robotstyrnings eller telerobotikapplikationer. En tolkning av den nya metoden att starkare motorer tillåts kompensera för styrfel orsakad av svagare motorer i robotsystemet.1. 525 399 SUMMARY The invention consists of a method that minimizes problems caused by kinematic singularities in robotic wrists. By eliminating position errors near and at internal singularity points, based on kinematic and dynamic constraints, the number of failure cases in regulation can be reduced, especially in intelligent robot control or telerobotics applications. An interpretation of the new method that stronger engines are allowed to compensate for steering errors caused by weaker engines in the robot system.