機器人機構(gòu)逆運動學問題的模塊化算法研究.pdf

1、機器人機構(gòu)的逆運動學算法是機器人運動控制算法設計及運動規(guī)劃的基礎，關(guān)系到機器人控制的實時性和精確性。傳統(tǒng)的機器人逆運動學求解方法一般都存在計算量大、計算結(jié)果不精確且通用性較差等缺點。建立一種高效且通用的機器人逆解幾何算法就顯得很有意義和必要。 本文針對D-H參數(shù)建模方法的不足，基于旋量理論，提出了利用機器人運動學正解映射的指數(shù)積公式構(gòu)造運動學逆解問題的幾何算法。這種方法設法將整個運動學逆問題分解成若干個標準子問題，這些子問題具有

2、明確的幾何意義和數(shù)值穩(wěn)定性，并且可以重復利用。使得求解過程變得簡單有序，大大提高了運算效率。 針對機器人機構(gòu)的常見結(jié)構(gòu)形式，通過分析、歸類，形成了具有代表性的標準子問題，并分別研究了其逆運動學算法及所蘊涵的幾何意義。子問題作為一個完整的機器人運動鏈的子鏈，可以應用幾何方法求得其解析解，而且可以在求解整個指數(shù)積方程的運動學逆解過程中反復使用。 闡述了如何利用剛體運動的性質(zhì)對指數(shù)積方程進行分解，討論了指數(shù)積方程可以分解的條件

3、，將可利用子問題方法求得其運動學逆解的機器人構(gòu)型分為兩類：具有：IRJ(intersecting revolutejoints)構(gòu)型的機器人與具有NRJ(non-．intersecting revolute joints)結(jié)構(gòu)的機器人，并分別給出了它們的求解算法。利用子問題方法求解機器人的運動學逆解可以分為三步進行：1)判斷該機器人機構(gòu)是否可分解；2)進行分解；3)利用子問題進行求解。 子問題方法的應用為各種構(gòu)型機器人實現(xiàn)運動學