基于Sarrus结构的5自由度拟人手臂运动学研究

针对目前机器人拟人手臂的结构特点及局限,提出一种将Sarrus结构作为运动关节的新型手臂,并设计一种基于Sarrus结构的5自由度拟人手臂。为验证该优越性并研究其工作空间,同时为结构设计优化提供基础,用齐次坐标变换法对正向运动学进行分析,推导出腕部质心到基准坐标系的姿态变换矩阵,并通过数值计算,得到手腕质心的轨迹曲线。分析结果表明基于Sarrus结构的拟人手臂在具备一般机器人手臂性能的同时,还具有高度的柔性;采用这种新型关节的手臂能够克服自身连杆的限制,并且能够在结构上进一步拓展其工作空间,满足不断变化的工作和环境需求。

基于遍历迭代法的五自由度拟人手臂逆运动学求解

机器人拟人手臂要实现确定运动,完成预定任务,必须对其运动学逆解问题进行研究,以得到各输入关节变量值。首先,针对一种五自由度机器人拟人手臂的正向运动学分析结果,对其逆运动学问题进行求解,并将其转化为非线性方程组的求解问题。随后,考虑到方程组的复杂性,将其求解转化为全局优化问题,并提出一种比较简单实用的遍历迭代算法对该方程组进行求解。最后通过实例分析,验证了利用该方法进行逆运动学求解的可行性与有效性,为后续的机器人控制及其功能的实现提供了理论依据。