六自由度机器人位姿逆解研究

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1、西安理工大学硕士学位论文六自由度机器人位姿逆解研究姓名：杨淳玺申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：李德信201203摘要论文题目：六自由度机器人位姿逆解研究学科专业：机械制造及其自动化研究生：杨淳玺指导教师：李德信副教授一＼＼眦Y叭2㈣11㈣82删41＼签名：燧签名：爱童：焦随着科技水平的不断发展，机器人的应用越发广泛，位姿控制是其实际应用的首要问题，本文着眼于对于多自由度串联型机器人的位姿逆解，对逆解算法展开研究，以期得到一种能够具有良好性能的算法，并给出计算机算法程序以解决实际问题。对于六自由度串联型旋转关节的机器人逆解算法，本文在总结前人学

2、者的方法基础上，以D—H矩阵方法为基础，将运动学方程中的转角转化为三角函数形式，通过引入的酉交矩阵，变换为复指数形式，从而简化计算过程，提高效率，再参考相关资料以相关的运动学方程为基础，应用消元方法逐次求解，得出各关节转角值，按此方法编写程序，通过实例来检验算法性能。：其次，对于某些特殊结构的六自由度机械手也进行研究。当某一关节发生故障时，若对象的物件为圆柱状物体，此时并不影响抓取，得出在这种情况下的位姿逆解，由于六自由度机器人特殊的结构，和逆解求解的复杂过程，对于不同故障关节的解法也不相同，本文中讨论了第三关节出现故障时的情况，给出了求解方法、程序和具体应用实

3、例加以验证。最后，在前述机器手臂位姿逆解方法的基础上，对第一个关节为移动副其余五个为转动副的六自由度机器人进行研究，得出求解方法。本论文着眼于六自由度机器人的逆解研究，采用擅长符号处理的Mathematica软件进行程序编写，得到以上三种类型机器人的算法程序，通过具体的实例进行验证，使其尽可能的满足较高的精度、良好的实时性和普遍的通用性，具备良好的性能。关键词：六自由度机器人运动学方程位姿逆解析配消元法AbstractTitIe：THESTUDYONINVERSEKlNEMATICSSOLUTl0N0FSIXDOFROB0tMajor：MechanicalMan

4、ufactruingandAutomationName：ChunxiYangSupervisor：DexinLis咖ature：益盟毕Signature：蚴5d＆iWiththedevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofrobotsbecomemoreandmoreextensive．Thechiefproblemofapplicationiscontrollingthepositionandgesture，thereforethedissertationfocusontheinversekinemati

5、csabout6DOFrobotinordertoobtainagoodperformancealgorithm．Tosolvepracticalissuresbywrittingprogrambasedthisalgorithm．Summarizeformermethodthedissertationproposedanewwaythatusethetriangleofkinematicequationtransformcomplexexponentialthroughbringinginunitarymatrix．Inthiswayitcallsimplif

6、ythecalculationprocess，andimproveefficiency．Itsolvestheinversekinematicthroughreferencingsomematerials，eliminatingelementsgraduallybaseonkinematicequations．Accordingtothemethodprogramsoftwaretotesttheperformanceofalgorithm．Secondly,thedissertationresearchsomespecial6DOFrobotandgetits

7、inversekinematic，forexample，whenthe6DOFrobothasafaultjoint,butitdoesn’teffectgrabacylinderobjectinthisway．However'becausetheparticularityof6DOFrobotandthecomplexityofsolvingprocess，SOthedifferentsolutionsfordifferentfaultjoint．Thepaperproposedainversekinematicabout6DOFrobotwhichtheth

8、irdjointisfa