冗余機(jī)械臂的自運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、仿真和可操作性分析.pdf

1、機(jī)械臂按自由度的多少，可以分為冗余機(jī)械臂和非冗余機(jī)械臂。冗余機(jī)械臂由于有多余的自由度，因而比非冗余機(jī)械臂更為靈活，已日漸成為研究的重點(diǎn)。冗余機(jī)械臂有一個(gè)重要特性：能夠進(jìn)行自運(yùn)動(dòng)，即，在保持末端執(zhí)行器位置（位姿）不變的情況下，各關(guān)節(jié)在關(guān)節(jié)空間內(nèi)能夠從一個(gè)初始的關(guān)節(jié)位置運(yùn)動(dòng)到期望的關(guān)節(jié)位置。這種自運(yùn)動(dòng)可以用于改善關(guān)節(jié)構(gòu)形、躲避奇異點(diǎn)，增加靈活性和避障能力等，且在工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)運(yùn)動(dòng)中也有著一定的意義；另一方面，以人手（也是一個(gè)冗余的生物力學(xué)

2、系統(tǒng)）為例，在保持手掌不動(dòng)的情況下，手臂也經(jīng)常做前后左右晃動(dòng)的動(dòng)作，其也可以看作是一種自運(yùn)動(dòng)情況。由此可見，自運(yùn)動(dòng)研究也有一定的深層次的生物背景和意義。 為了克服其它自運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法的不足，本文提出一種基于二次型性能指標(biāo)優(yōu)化的方法來(lái)統(tǒng)一規(guī)劃?rùn)C(jī)械臂的自運(yùn)動(dòng)軌跡，包括給定目標(biāo)的自運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和不定目標(biāo)的自運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃。鑒于實(shí)際的機(jī)械臂都存在關(guān)節(jié)物理約束，在該二次型規(guī)劃中將同時(shí)考慮關(guān)節(jié)極限和關(guān)節(jié)速度極限的躲避；隨后，本文通過(guò)各種不同的機(jī)