機(jī)器人通過(guò)奇異位形的精確軌跡控制方法研究.pdf

1、機(jī)器人奇異位形分析與控制一直是機(jī)器人學(xué)中的研究熱點(diǎn)之一.由于機(jī)構(gòu)奇異時(shí)雅可比矩陣的行列式等于零,機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)反解不存在,無(wú)法實(shí)現(xiàn)其軌跡控制,而采用傳統(tǒng)方法時(shí),要么損失一些精度,要么偏離期望的軌跡,不能得到滿意的效果.該文以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人通過(guò)奇異位形的精確軌跡控制為目的,對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)理論、求解算法、求解模型作了廣泛研究,提出了一些新的觀點(diǎn)和方法,并將這些方法和思路應(yīng)用到MOTOAMN機(jī)器人的試驗(yàn)中.具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:◆用Grassman

2、n線幾何方法分析了機(jī)器人機(jī)構(gòu)奇異時(shí)關(guān)節(jié)軸線的線性相關(guān)性;用螺旋理論推導(dǎo)出了基于力螺旋和運(yùn)動(dòng)螺旋表示的反螺旋約束方程式;用零空間理論求出了機(jī)器人奇異位形的反螺旋.◆建立了機(jī)器人通過(guò)奇異位形的運(yùn)動(dòng)學(xué)控制模型.用反螺旋理論區(qū)分工作空間獨(dú)立參數(shù)和依賴參數(shù),從而確定機(jī)器人操作器的可行運(yùn)動(dòng)和不可行運(yùn)動(dòng);通過(guò)分離雅可比矩陣線性相關(guān)的行和列,保證求運(yùn)動(dòng)學(xué)反解時(shí),分離后的雅可比矩陣能實(shí)現(xiàn)求逆運(yùn)算.因此,該模型能保證機(jī)器人處于奇異位形時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的唯一性,

3、使機(jī)器人在奇異點(diǎn)得到精確的軌跡控制.◆對(duì)MOTOMAN機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)研究.通過(guò)建立MOTOMAN機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和構(gòu)造MOTOMAN機(jī)器人雅可比矩陣,得到了MOTOMAN機(jī)器人產(chǎn)生奇異位形的三個(gè)條件.◆應(yīng)用該文建立的模型,針對(duì)MOTOMAN機(jī)器人七種奇異位形進(jìn)行了仿真分析.仿真結(jié)果表明,連桿位形運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的,關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)曲線和關(guān)節(jié)速度曲線在奇異位形時(shí)比較平滑,沒(méi)有產(chǎn)生突變現(xiàn)象,機(jī)器人在奇異位形時(shí)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡,說(shuō)明該文研究的算法是