隨著機器人工作環(huán)境復雜程度越來越高,七自由度機器人以其高靈活度和適應性在實際作業(yè)中顯得更加重要。其中,能否準確求解機器人運動學是保證機器人達到作業(yè)要求的基礎。運動學求解方法可分為數(shù)值解和封閉解兩大類,但是數(shù)值解存在精度低和實時性差的問題,不適用于多自由度機器人求解;當前封閉解法求冗余機器人運動學主要為Paden-Kahan子問題法,但這種方法對機器人結(jié)構(gòu)具有特殊要求,不具備通用性。本文給出一種能夠?qū)θ我庀噜弮蓚�關(guān)節(jié)角度進行求解的新型子問題算法,并用此算法對七自由度機器人進行逆運動學求解�；诖�,首先將七自由度機器人前四個關(guān)節(jié)分解為兩個二階問題,然后運用新型子問題算法對這兩個二階問題進行計算,最后結(jié)合現(xiàn)有的Paden-Kahan子問題思想計算后三個關(guān)節(jié)便可完整求解七自由度機器人各關(guān)節(jié)角度。這樣就將七自由度機器人逆解問題轉(zhuǎn)化為了新型子問題進行求解,降低了計算量,使得計算結(jié)果更加準確。論文具體內(nèi)容如下:首先,運用旋量理論建立七自由度帶電作業(yè)機器人指數(shù)積（POE）模型,并求解機器人正運動學末端位姿矩陣。為了驗證模型建立的正確性和所得正解的奇異性,對機器人單個關(guān)節(jié)運動以及連續(xù)關(guān)節(jié)運動時末端位姿變... 

【文章來源】：山東科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?—般剛體運動??Ｆｉｇ．?２．１?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｒｉｇｉｄ?ｂｏｄｙ?ｍｏｔｉｏｎ??

ｗ乙?＾??圖２．１?—般剛體運動??Ｆｉｇ．?２．１?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｒｉｇｉｄ?ｂｏｄｙ?ｍｏｔｉｏｎ??當前對于機器人運動學的研究，一般情況下是研宂剛體繞給定軸轉(zhuǎn)動和沿??給定軸移動兩個方面，即剛體的旋轉(zhuǎn)運動和平移運動。旋轉(zhuǎn)運動一般情況下滿??足兩個性質(zhì)：一種是用《的向量表達式形式來表示的，一種是??用《的反對稱矩陣來表示的，如式（２．４）。??０?一?ｘ３?ｘ２??Ｓ＝?ｘ３?０?－ｊｃ，?（２．４）??一?ｊｃ２?ｘｘ?０??圖２．２旋轉(zhuǎn)運動??Ｆｉｇ．?２．２?Ｒｏｔａｒｙ?ｍｏｔｉｏｎ??圖２．２表示為剛體的旋轉(zhuǎn)運動，虛線坐標系表示為相對于世界坐標系Ｏｙｚ??的物體坐標系，３；ｒａ，％？為物體坐標系中的三個坐標軸，這三個坐標軸矢??量形式可以用矩陣凡來表示

?機器人運動學基礎??圖２．３描述的為機器人其中的一個連桿繞定軸的旋轉(zhuǎn)運動，其中，〇為旋??轉(zhuǎn)軸，且｜｜＜ｙ｜｜?＝?ｌ。若一點；？以單位速度繞似軸由Ｐ（〇）轉(zhuǎn)動到＿Ｐ（／），則點的速??度可表示為：??ｐ?＝?ｃ〇ｘ．ｐ｛ｔ）?＝?ｃｂｐ｛ｔ）?（２．６）??■Ｘ??圖２．３剛體上一點繞似軸轉(zhuǎn)動??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｅ?ｐｏｉｎｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｉｇｉｄ?ｂｏｄｙ?ｒｅｖｏｌｖｅｓ?ａｒｏｕｎｄ?ｔｈｅ?ＣＯ?ｓｈａｆｔ??將式（２．６）兩邊進行積分可得：??ｐ（〇?＝?ｅ＞（〇）?（２．７）??式中，為點ｐ的初始位置矩陣，一為矩陣指數(shù)，由指數(shù)定義可知：??ｅ０３＇?＝Ｉ?＋?ａｔ＋＾￣＋?＾￣＾＋…＋?＾￣￣（２．８）??２！?３！?ｎ＼??又剛體每旋轉(zhuǎn)一次都能夠用一個旋轉(zhuǎn)矩陣進行表示，所以，若剛體圍繞軸０??以單位速度旋轉(zhuǎn)０角，此時，旋轉(zhuǎn)矩陣便可表示為：??Ｒ（ｃｏ，ｄ）?＝?ｅｉ，９?（２．９）??基于此，旋轉(zhuǎn)矩陣亦可有形式：??＝?１?＋?６）６＋?＋?＋?＋?（２．１０）??２！?３！?ｎ＼??即：??（⑷３?ｗｒ１〕．?ｆ?⑷２?（內(nèi)４?⑷”?＂ｕ??Ｉ?３�。ú罚保�?Ｌ２！?４！?？！?Ｊ??當｜｜必｜｜?＝?１時，式（２．１１）可化簡為：??＝Ｉ?＋?６）ｓｍ６?＋?ｃｂ２?（ｌ－ｃｏｓ＾）?（２．１２）??當｜｜？｜卜１時

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]Cyton Gamma 300七自由度機械臂逆解分析及控制[D]. 蘇英.中北大學 2016
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本文編號：3619144