生物检测机器人操作臂工作空间分析与尺度优化

研究一种具有正交关节轴的6R操作臂工作空间分析与尺度优化方法,用于指导危险环境下生物检测机器人上装机械臂的工作范围和结构尺度优化。分析6R操作臂拓扑结构并建立其位移逆解模型,通过考察各关节尺度参数与转角变化范围的组合,揭示出可达工作空间随操作臂主要构件尺度参数与关节转角范围的变化规律,从而得到一种最佳的关节转角范围组合,进而建立一种操作臂任务空间的快速计算方法。在此基础上,以特征长度法和计权Frobenius范数构造的归一化速度雅可比矩阵条件数的倒数为性能评价指标,综合出一组最优操作臂结构尺度参数,并得到该条件下操作臂末端的可达工作空间和任务空间。该方法具有工作空间分析直观,结构参数优化快速等优点,可使这类操作臂获得良好的运动学性能。