【機器人學】使用解析法求解6軸機械臂的逆運動學解
阿新 • • 發佈:2018-11-25
本文是承接上一篇求3軸擬人機械臂逆解內容(連結),擴充套件到求6軸機械臂的逆解,研究的仍然是目前比較流行的工業機械臂構型:擬人臂+球形腕關節(如下圖1和圖2所示),因為這種構型的機械臂具有閉合形式的逆運動學解,並且可以將機械臂末端的位置和方向分開求解,即根據手腕的位置可求出前三個關節的值,根據手腕的姿態可求出後三個關節(手腕關節)的值。
圖1 工業機械臂
圖2 擬人臂+球形手腕
我們已經知道擬人臂(連結)和球形手腕(連結)的求逆解方法,現在介紹一種方法可以將求6個關節的值的步驟分成以上求臂和求手腕兩個過程。對帶球形腕的機械臂而言,可以將一個點 定位於3個手腕關節的轉軸交點,一旦末端執行器的位置和姿態由 和 (或者 )指定,就可以找到手腕的位置為: (或 ),如圖1所示,可按照如下虛擬碼來程式設計,即可求得擬人臂的8組解,然後根據實際情況來刪減不符合的解。
具體求解的虛擬碼如下:
需要注意的是,在建立機械臂座標系的時候,可以按照圖2所示建立座標系,但是會發現圖2中擬人臂和腕關節的第3個座標系是不一致的,在建立座標系的時候可以在這兩個座標系之間增加一個常變換矩陣,這樣可以使兩座標系共線,這一操作會影響求解程式碼過程中的第4個步驟。
參考文獻:
布魯諾・西西里安諾.《機器人學:建模,規劃和控制》 西安交通大學出版社 2015