一种可重构模块化机器人系统的运动学研究.pdfVIP

机械 设计与制造 第 l0期 122 Machinery Design Manufacture 2012年 10月 文章编号：1001—3997(2012)10—0122—03 一 种可重构模块化机器人系统的运动学研究木 高文斌 1,2 王洪光 潘新安 1,2 (1．中国科学院 沈阳自动化研究所机器人学重点实验室，沈阳 110016；2冲 国科学院 研究生院，北京 100049) ResearchontheKinematicsofaModularRecOnfiqurableRobotSystem GAOWen—bin一．W ANGHong—guangI,PAN Xin-an (1．RoboticsLaboratory，ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofScience，Shenyang110016，China；2 GraduateSchooloftheChineseAcademyofScience，Beijing100049，China) ； 摘【 要】介绍了一种可重构模块化机器人系统，进行了基于指数积法的模块化机器人的运动学研 i }究。采用装配映射矩阵描述模块装配的拓扑结构信息。利用拓扑结构信息和模块坐标系间的齐次变换，{ l获得了各个关节的旋量坐标并自动生成了基于全局指数积法的机器人运动学正解模型。通过对旋量坐 i 》标的伴随矩阵变换获得了机器人的空间雅克比矩阵，进而采用速度变换的方法得到了夹爪坐标系相对 《 l于空间坐标系的雅克比矩阵。采用Newton—Raphson迭代方法，利用雅克比矩阵的广义逆实现了运动学 { 》逆解的求解。并通过仿真实验验证了逆解求解方法的有效性。 《 ； 关键词：模块化机器人；指数积；运动学 { 》 A【bstract】Amodularreconfigurablerobotsystemispresented．Thekinematicsofthemodulrarobotis{ ?studiedbasedontheproductofexponentials(POE)formula．TheAssemblyIncidenceMatrix(AIM)isadopted{ ；todescribethetopologicalstructureinformation．ejoints’screwsraeobtainedfromtheAIMandthehomo-i }geneoustransformationsbetweenframesfixedonthemodules．eforwradkinematicsformulaisgotrfom { ltheglobalPOEmethod．Thespacejacobina isogtrfomAdjointtransformationofthejoints’screws．Then2 》withthehelpofvelocitytransformation，thejacobianmatrixofgripperinrelationtobasecoordinateispre一 《 ；触ToadopttheNewton-Raphsonteratilnehdcanachieinvekinemati舳lut)，pd0，卜l ；verseofthemnaipulatorJacobina．Furthermore，thevalidityofthismethodisprovedbysimulations． { l Ie【yWords：ModularRobot；POE；Kinematics { 中图分类号：TH16；TP24 文献标识码 ：A 1引言 值解两种形式。前者的优点是计算