冗余機械臂的自運動規(guī)劃、仿真和可操作性分析.pdf

1、機械臂按自由度的多少，可以分為冗余機械臂和非冗余機械臂。冗余機械臂由于有多余的自由度，因而比非冗余機械臂更為靈活，已日漸成為研究的重點。冗余機械臂有一個重要特性：能夠進行自運動，即，在保持末端執(zhí)行器位置（位姿）不變的情況下，各關(guān)節(jié)在關(guān)節(jié)空間內(nèi)能夠從一個初始的關(guān)節(jié)位置運動到期望的關(guān)節(jié)位置。這種自運動可以用于改善關(guān)節(jié)構(gòu)形、躲避奇異點，增加靈活性和避障能力等，且在工業(yè)機器人的重復(fù)運動中也有著一定的意義；另一方面，以人手（也是一個冗余的生物力學(xué)

2、系統(tǒng)）為例，在保持手掌不動的情況下，手臂也經(jīng)常做前后左右晃動的動作，其也可以看作是一種自運動情況。由此可見，自運動研究也有一定的深層次的生物背景和意義。 為了克服其它自運動規(guī)劃算法的不足，本文提出一種基于二次型性能指標優(yōu)化的方法來統(tǒng)一規(guī)劃機械臂的自運動軌跡，包括給定目標的自運動軌跡規(guī)劃和不定目標的自運動軌跡規(guī)劃。鑒于實際的機械臂都存在關(guān)節(jié)物理約束，在該二次型規(guī)劃中將同時考慮關(guān)節(jié)極限和關(guān)節(jié)速度極限的躲避；隨后，本文通過各種不同的機