杜玉俊， 吴盘龙

(南京理工大学 自动化学院，江苏 南京 210014)

机械臂是机器人领域中应用最广泛的自动化装置，它是机械工程、电气工程、仿生学、计算机工程、智能控制等多个学科最新成果的集成,是衡量一个国家制造技术水平的重要标志[1]。机械臂控制方法根据是否采用反馈信息可以分成开环控制和闭环控制。在开环控制中，机械臂与控制单元之间没有反馈，相对简单，但对机械臂的精度要求很高。相比于开环控制，闭环控制使用反馈信息，在运动过程中不断更新，计算复杂，但降低了机械臂的精度要求[2]。

随着工业4.0时代的到来，机械臂的工作环境更加复杂,其性能要求也不断提高。控制任务不仅要满足末端位姿，还需要实现避障、避免奇异构型、避免关节突变和关节极限，传统六自由度机械臂已经无法满足人们的需求。七自由度机械臂由于增加了冗余量，具有更高的灵活性，能在复杂环境中完成不同的任务，但因为添加了冗余量，所以结构分析与控制也更加复杂。

机械臂的轨迹规划可分为笛卡尔空间轨迹规划和关节空间轨迹规划两类。笛卡尔空间轨迹规划是先通过上层找出一条从运动起点到终点并无碰撞的路径，之后投影到各个关节空间并生成可行轨迹。而关节空间轨迹规划是通过底层控制来实现轨迹规划，相比于笛卡尔空间轨迹规划，该方法的计算量要小得多。

视觉是人类感知世界的重要手段，视觉伺服系统是机械臂获得环境信息的重要部分。……