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一种冗余机械臂的简化运动学求解方法

高春艳 唐家豪 吕晓玲 张明路

高春艳, 唐家豪, 吕晓玲, 张明路. 一种冗余机械臂的简化运动学求解方法[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(8): 1191-1196. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200436
引用本文: 高春艳, 唐家豪, 吕晓玲, 张明路. 一种冗余机械臂的简化运动学求解方法[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(8): 1191-1196. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200436
GAO Chunyan, TANG Jiahao, LYU Xiaoling, ZHANG Minglu. A Simplified Kinematics Solution Method for Redundant Manipulator[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(8): 1191-1196. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200436
Citation: GAO Chunyan, TANG Jiahao, LYU Xiaoling, ZHANG Minglu. A Simplified Kinematics Solution Method for Redundant Manipulator[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(8): 1191-1196. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200436

一种冗余机械臂的简化运动学求解方法

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200436
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2018YFB1305303

国家重点研发计划项目 2018YFB1305301

详细信息
    作者简介:

    高春艳(1979-), 副教授, 硕士生导师, 博士,研究方向为特种机器人, gcy@hebut.edu.cn

  • 中图分类号: TP241

A Simplified Kinematics Solution Method for Redundant Manipulator

  • 摘要: 七自由度机械臂从结构上冗余一个自由度, 是为躲避障碍物和奇异点而设置。但因其冗余自由度导致运动学求解难度增加, 计算耗时长, 直接影响后续运动及控制效率。本文基于一款轻型仿人七自由度机械臂, 提出了一种求逆解的简化方法, 基于机械臂的自运动特性, 将几何方法与解析方法结合, 此方法在传统的利用罗德里格斯变换的方法基础上简化了求解臂型角为零时求解θ1θ2θ3的过程, 有效的对此机械臂进行运动学求解。并通过MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对所求结果进行验证, 所得结果正确快速, 为之后的机械臂运动控制奠定了基础。
  • 图  1  机械臂实体模型图

    图  2  自运动示意图

    图  3  θ4求解示意图

    图  4  位置误差图

    图  5  第一组数据姿态

    图  6  第二组仿真位姿

    图  7  θ0分别取0和机械臂位姿

    图  8  各关节角度随时间变化图

    图  9  机械臂末端变化图

    表  1  机械臂D-H参数表

    i αi/(°) ai/mm di/mm θi/rad
    1 90 0 247 θ1
    2 -90 0 0 θ2
    3 90 30 449.5 θ3
    4 -90 -30 0 θ4
    5 90 0 449.5 θ5
    6 -90 0 0 θ6
    7 0 0 0 θ7
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  • 收稿日期:  2020-09-08
  • 刊出日期:  2022-08-25

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