基于旋量理论和Paden-Kahan子问题的6自由度机器人逆解算法.pdf

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1、万方数据第45卷第9期2009年9月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGV01．45NO．9Sep．2009DoI：10．3901，JME．2009．09．072基于旋量理论和Paden．Kahan子问题的6自由度机器人逆解算法钱东海王新峰赵伟崔泽(上海大学精密机械系上海200072)摘要：机器人逆解中运动学模型的建立主要采用Denavit．Hartenberg(D．H)参数法和旋量法。D．H参数法相对成熟，在机器人运动学分析中得到广泛应用。旋量法实际应用相对较少，但旋量法中机器人各连杆坐标系相对于底座建立，具有明确的几何

2、意义。基于旋量法建立起的机器人运动学模型，其逆解常采用Paden．Kahan子问题方法加以求解，单纯的Paden．Kahan子问题法只能解决低自由度机器人的逆解。针对后三个关节相交于一点的6自由度关节机器人，基于旋量理论建立起机器人运动学模型，利用经典消元理论和Paden．Kahan子『ⅡJ题相结合的方法，提出一种机器人运动学逆解算法，并给出此类机器人运动学逆解的显式求解结果。以库卡K_R-150机器人为例，利用该算法进行运动学逆解，验证了算法的正确性。关键词：旋量理论运动学逆解Paden．Kahan子问题消元理论中图分类号：TP241．2TP242．2Al

3、gorithmfortheInverseKinematicsCalculationof6一DOFRobotsBasedonScrewTheoryandPaden--KahanSub--problemsQIANDonghaiWANGXinfengZHAOWeiCUIZe(DepartmentofPrecisionMechanicalEngineering，ShanghaiUniversity,Shanghai200072)Abstract：Denavit-Hartenberg(D-H、notationmethodandscrewtheorymethodareu

4、sualiyusedtosetupthekinematicsmodelofarobotwhenitsinversekinematicscalculationiStobecardedout．D．HmethodjSrelativelymatureandwildlyusedinkinematicsanalysisofrobots．Screwmethodisrelativelylessinpracticalapplication，butwiththismethod，thecoordinateofeachlinkoftherobotissetupwithreferen

5、cetothebaseoftherobot，SOthecoordinatehasdefinitegeometricmeaning．Forthekinematicsmodelsetupbyscrewmethod，theinversekinem@icscalculationisusuallyrealizedbyusingPaden-Kahansub．problemmethod．PurePaden．Kahansub．problemsmethodCallonlybeusedfortheinversekinematicscalculationofrobotwithlo

6、w．DOF．Thekinematicsmodeloftherobotwith6-DOFandwiththelastthreejointaxesintersectingtoonepointissetupbyusingscrewmethod，andanewalgorithmisproposedfortheinversekinematicscalculationofthiskindofrobot，byusingthecombinedmethodofalgebraiceliminationmethodandPaden．Kahansub-problemmethod．a

7、ndtheresultofexplicitsolutioniSgiven．ThecorrectnessofthealgorithmisverifiedbyKUKAKR-150robot．whosekinematicsmodeissetupbyusingtheproposedalgorithm．Keywords：ScrewtheoryInversekinematicscalculationPaden·-Kahansub··problemsEliminationtheoryO前言逆解是机器人运动学的一个重要组成部分，是进行机器人轨迹规划的前提和基础。机器人运动学

8、逆解是根据机器人末端执行器即工具坐标系的期望位姿，求