刘小羊， 林大钧， 郑鹏飞， 吴志庭



上假肢运动学逆解可视化研究

刘小羊， 林大钧， 郑鹏飞， 吴志庭

（华东理工大学机械与动力工程学院，上海200237）

针对上假肢的结构特点，提出用机构运动等同性条件和代数法相结合的方法来解决上假肢运动关节变量的逆解问题，以避免多次逆矩阵相乘。利用VB对CATIA进行二次开发，在CATIA软件中实现上假肢关节各个解所对应的空间位置姿态图形显示，可直观地判断解的有效性，为上假肢运动控制研究奠定基础。

计算机应用；上假肢；可视化；CATIA二次开发；运动学逆解

上假肢运动学逆解是根据手掌末端位置计算出上假肢各个关节的旋转角度。在逆解求解过程中，对应同一末端位姿可有多个解，其结果很抽象。应用计算机图形技术，可用图形来显示计算结果，以便直观地理解解的有效性。

1 上假肢运动建模[1-4]

表1 坐标系说明

图1 上假肢的机构简图及坐标系

得到上假肢末端即手掌中心的位置和姿态。上假肢的D-H参数列于表2中。

表2 D-H参数表

其中

2 逆运动学新的分析方法及求解[5-6]

上假肢逆向求解目前尚无通用的算法。根据其结构特点，本文利用机构运动等同性条件和代数法相结合来求解。如图1所示，在固定参考坐标系中，已知手掌中心点的坐标为(,,)。末端姿态向量,和的方向余弦分别为，和。求解上假肢五个转动副中的位置控制参数、、、、。

由图1可知：向量总是垂直于坐标轴，所以该两矢量的标量积等于零，即他们在坐标轴上同名投影的乘积的代数和为零。……