徐呈艺，刘 英，贾民平，肖 轶,曹 健

(1.南京林业大学 机械电子工程学院，江苏 南京 210037；2.东南大学 机械工程学院，江苏 南京 211189；3.南通职业大学 机械工程学院，江苏 南通 226007)

0 引言

机械臂逆运动学是路径规划和伺服控制的基础。冗余自由度机械臂同一末端位姿会对应无数组运动学逆解[1]，具有较好的灵活性和避障能力[2-4]，可以更好地应用于工业、农业和服务业。但逆运动学求解比较困难[5]，目前国内外对其进行了大量的研究，主要包括代数数值法如雅可比矩阵伪逆法[6-7]、二次规划反向算法[8]；迭代算法如神经网络算法[9-10]、粒子群算法[11-12]、加权最小范数法[13]等；退化自由度法[14-15]；解析法[16-17]。文献[6-8]的代数数值法普遍都存在精度不高的问题，且每次只返回一个解，无法确定全部解。文献[9-13]的迭代方法运算量大、求解速度慢，不能满足机器人实时伺服控制要求；文献[14-15]的退化自由度法降低了机械臂的灵活性，失去了冗余机械臂的主要优点；文献[16-17]解析法求解过程采用位姿分离法，但未实现冗余度解耦，求解不全面；文献[18]引入自运动建立前3个关节姿态单位向量，求解后再进行逆运动运算；文献[19]引入自运动结合机械臂方向角以及人臂特性进行求解关节变量，求解较复杂。目前，引入自运动的研究技术文献中在臂型参考面时对前3个关节姿态矩阵求解较复杂，奇异点分析较少。

本文以用于木板抓取的七自由度拟人机械臂为对象，充分考虑七自由度机械臂的几何构型与向量特性……