华南理工大学学报(自然科学版)

作者：万珍平, 罗钊, 陆龙生, 等

单位：1.华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510640；2.广东南牧机械设备有限公司，广东 云浮 527300

关键词：机器人,逆运动学,五自由度机械臂,几何法,关节角参数化,接近矢量

基金：广东省重点领域研发计划项目(2021B0101220003)

五自由度的机械臂无法达到任意位姿，采用传统的位姿描述方式进行逆运动学求解时，极易产生无解的情况。文中以一种适用于清洁、喷涂、焊接等作业的、由4个旋转关节和1个移动关节构成的五自由度机械臂为例，建立运动学模型并进行逆运动学分析，在此基础上，提出一种关节角参数化结合接近矢量可行方向的逆运动学求解方法。该方法基于自由度约束的末端位姿描述，先通过关节角参数化将末端执行器的运动空间由三维降为二维，再采用几何法分析末端执行器在不同目标位置（远端、中间端、近端）时的接近矢量的可行方向，从而避免参数盲目取值，确保运动学逆解的存在，然后根据运动连续性和各关节的运动范围从中筛选出最优解。路径规划仿真结果表明，实际路径与规划路径非常吻合，关节运动平稳，证明了所提方法的可行性和准确性。文中研究的五自由度机械臂具有一定的代表性，逆运动学求解方法计算复杂度低，求解过程较为简便，求解思路可为欠自由度机械臂的逆运动学求解提供借鉴。

来源：2023年第1期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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