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《具有冗余自由度的移动操作臂逆运动学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2008年9月控制工程Sep.2008第15卷第5期ControlEngineeringofChinaVol.15,No.5文章编号:167127848(2008)0520614205具有冗余自由度的移动操作臂逆运动学分析马博军,方勇纯,张雪波(南开大学机器人与信息自动化研究所,天津300071)摘要:针对一类具有冗余自由度的移动操作臂,提出了一种逆运动学求解策略,它将操作臂末端的自由度在移动机器人与操作臂各关节间进行了合理分配,并根据该自由度分配方案对移动操作臂系统引入了两个约束条件,在尽量保障了操作臂末端工作空间完整性的同时,极大地方便了逆运动学的求解。最后
2、对加入约束前后的移动操作臂工作空间大小进行了对比分析,并通过实验对所得到的逆运动学求解结果进行了验证。在实验中,利用固定在移动机器人上的CCD摄像机对目标物体进行定位,然后根据目标物体的位姿信息,通过逆运动学分析的结果控制移动操作臂实现了对目标物体的抓取操作。关键词:移动操作臂;冗余自由度;逆运动学中图分类号:TP241文献标识码:AInverseKinematicsAnalysisforMobileManipulatorwithRedundantDOFsMABo2jun,FANGYong2chun,ZHANGXue2bo(InstituteofRobotics
3、andAutomaticInformationSystem,NankaiUniversity,Tianjin300071,China)Abstract:Aninversekinematicsanalysismethodisproposedforamobilemanipulatorwithredundantdegreesoffreedom(DOFs).TheDOFsoftheend2effecterareassignedproperlyamongthemobilerobotDOFsandthemanipulatorDOFs.BasedonthisDOFsassig
4、nmentmethod,tworestrictionsareintroducedforinversekinematicsanalysiswithoutbringingmuchchangetotheworkingspace.Thesizeoftheworkingspaceiscalculated,andcomparedwiththatbeforetheimpositionoftherestrictionsbyemployingamathematicalanalysis.Experimentresultsdemon2stratetheperformanceofthe
5、resultsobtainedbythisinversekinematicsanalysis.Intheseexperiments,basedontheinformationofthetargetpositionandorientationobtainedfromanon2boardCCDcamera,themobilemanipulatoriscontrolledtocatchthetargetbyutilizingtheproposedinversekinematicsanalysisstrategy.Keywords:mobilemanipulator;r
6、edundantdegreeoffreedom;inversekinematics提出了一种逆运动学求解策略,并通过抓取实验验1引言证了所提出的逆运动学分析方法具有较高的精确移动操作臂是将机械臂安装在移动机器人之度。上,因此与固定的机械臂相比,具有更大的工作空2移动操作臂模型间和更高的灵活性,可以得到更为广泛的应用。但是由于移动操作臂要比固定操作臂的结构更加复本文讨论的移动操作臂由移动机器人和固定在机杂,所以对它进行逆运动学分析、末端规划与控制器人上的操作臂两部分组成,其结构如图1所示。等操作时也更为困难。近年来,这些问题得到了机图中,坐标系OW与OP分别表示世
7、界坐标系[1～3]器人领域许多专家的关注。在很多实际应用和固定在移动机器人上的机器人坐标系;坐标系Oi中,为了使移动操作臂具有更大的灵活性和更好的(i=0,1,⋯,5)则是在操作臂上建立的D2H坐标系;工作能力,通常要求装载在移动机器人上的操作臂b,t∈R分别表示坐标系O0相对于坐标系OP在具有4个以上的自由度,而移动机器人自身也具有xP和zP方向上平移的距离;a1,a2,a4,a5∈R3个自由度,这样就产生了冗余自由度,而如何合分别表示机械臂对应连杆的长度。理地分配自由度是当前实现移动操作臂高性能控制注1为了便于随后的逆运动学分析与计算,不失一般[4～5]的一
8、个关键问题。性,将坐标系
