吴 亮， 李宪华， 孙 青， 宋 韬,3

(1.安徽理工大学 机械工程学院， 安徽 淮南 232001； 2.上海大学 机电工程与自动化学院， 上海 200444； 3.上海机器人产业技术研究院有限公司， 上海 200063)

机器人动力学问题包括动力学正问题和动力学逆问题，正问题与机械臂的动力学仿真研究有关，逆问题则是为了实时控制的需要，利用动力学模型实现最优控制，以达到良好的动态性能和最优指标。目前，机器人动力学的研究方法有很多，较为常见的有Lagrange方法和Newton-Euler方法。Lagrange方法建模过程相对简单，系统性更强，但是计算量特别大，不适合实时计算；Newton-Euler方法则没有多余信息，计算速度快[1]。在机器人动力学建模前需要对机械臂的参数进行描述，较为常见的是D-H参数法[2]。在D-H 参数法中，各连杆相对于前一连杆建立坐标系，得到的是各个连杆相对于前一连杆的相对运动。D-H 参数法应用相对成熟，在机器人实际应用中也较为广泛。近年来，旋量法[3-5]在机器人建模方面得到了很多重视。以旋量进行机器人运动描述的最大优点是：各连杆是相对于机器人底座建立坐标系的，同时各连杆的旋量具有明确的几何意义，从而简化了机器人。王红旗等[6]基于旋量理论并利用Lagrange原理对移动机械手动力学建模。郭冰菁等[7]基于旋量理论对步态康复机器人进行了动力学的建模及仿真，验证了动力学模型的正确性。

本文基于旋量理论对6自由度模块化机械臂进行动力学建模与分析。首先，基于旋量理论建立机械臂动力学方程，通过逆动力学方程求解机械臂各关节的关节驱动力矩。……