史亦凡，管小荣，李回滨，李 仲

(南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094)

随着近些年来各行各业对机器人技术日益增长的需求，以及机器人产业的飞速发展，催生了研发更智能机器人来满足日常生活、生产中的各种需求。与传统工业机器人相比，外肢体机器人可操作性性更强，它可以直接听从人下达的指令，弥补了人体手臂存在的不足。美国麻省理工大学的Federico Parietti等人开发出了一种多余机械外肢(Supernumerary Robotic limb,SRL)，其主要功能包括复杂作业环境下的人体支撑、改善人体步态平衡、协助作业等，应用场景包括飞机制造、建筑工地、老年人生活辅助以及步态平衡等[1-3]。日本庆应大学的Yamen Saraiji等人设计了一种名为MetaLimbs的外肢体机器人，使用了足部的弯曲传感器检测脚趾的弯曲用于控制灵巧手，并应用运动跟踪系统检测穿戴者足部位置用于控制手臂末端位置[4-5]。美国佐治亚理工学院Roozbeh Khodambashi等人研制了一种四自由度的单臂外肢体机器人并将研究成果应用到打击乐器的演奏[6]。

由于大多数机器人系统相对复杂，其运动学和动力学建模具有一定的难度，在对多自由度机器人建立运动模型的过程中，例如关节摩擦等很多非人为因素都会造成计算结果的误差。在机器人的控制方法研究中，建立准确的数学模型具有至关重要的作用，所以研究一种高效的机器人建模方法具有十分重要的意义。现有大多数研究机器人数学模型的方法是基于D-H法。通过建立各个关节的局部坐标系来推导出末端相对于基础坐标系的位置.但对于每个局部坐标系的建立，操作复杂，运算繁琐，且没有明显的几何意义。……