谢黎明张秀林靳岚

(兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050)

0 引言

机械手的逆运动学在机器人的运动学及轨迹规划中都是非常重要的课题，因机械手逆运动问题随着运动关节的增多而越来越复杂，要建立通用的算法相当困难。对逆运动方程求解提出了解析法[1]、几何法[2]、迭代法[3]、几何-解析法[4]以及一些新的解析法[5]；近年来，相继提出采用遗传算法[6]、神经网络理论[7]、遗传粒子群算法[8]、基于信赖域的优化算法[9]等。其中，Paul[10]、王奇志[1]等分别对PUMA560机器人在d2=0，d2≠0条件下的逆运动方程提出了相应的解析法。但此法在实际应用中要直接得到完全正确的8组逆解仍不是件易事，有时出现8组逆解中有几组不是真解。刘松国[3]等提出的迭代法的收敛速度要远高于其他算法，但由于受雅可比矩阵的制约，不一定能求解出工作空间所有可行点的逆解。王洪斌[7]采用神经网络理论求解逆运动，但由于神经网络结构对最终结果影响的不确定性及需要大量已知训练样本，使这一问题未能得到很好的解决。陈宁[5]提出了一种新的解析法，推导出直接计算各转角变量正、余弦值的公式，计算出各解的转角量，但运动方程中有许多角度的耦合，比如C234，这就使得无法从矩阵中提取足够的元素来求解单个的正弦和余弦项以计算角度。为使角度解耦，方便求解各角的正、余弦，本文针对PUMA560型焊接机器人进行运动学逆解分析，用单个或多个()-1矩阵左乘0A6矩阵，使得方程右边不再包括这个角度，于是就可以找到产生角度的正弦值和余弦值的元素，并进而求得相应的角度，完成运动学方程的求逆。……