家庭服務機器人可變形操作臂的運動學研究.pdf

1、可變形操作臂是一種新型的面向家庭服務機器人的操作臂，解決了普通工業(yè)操作臂本質(zhì)安全性相對較低、工作空間單一的問題，本文對可變形操作臂的運動學問題進行了研究。由于可變形操作臂的連桿形狀可以根據(jù)任務需求相應地進行調(diào)整，因此其工作空間易于拓展、靈活度較高。同時，可變形操作臂具有被動柔性，在與服務對象發(fā)生碰撞時可以被動改變形狀，從而形成緩沖并減小傷害，實現(xiàn)了本質(zhì)安全。本文主要工作包括：
　?。?）本文首先對剛性操作臂的運動學問題進行分析，剛

2、性操作臂是可變形操作臂的一種特殊臂形，對剛性操作臂運動學問題的分析為可變形操作臂提供了重要基礎。針對欠自由度操作臂逆運動學問題經(jīng)常出現(xiàn)無解的問題，根據(jù)點觸任務的特性，提出了一種基于點觸任務的4自由度操作臂逆運動學求解方法，仿真和實驗結(jié)果驗證了該求解方法的有效性。
　?。?）針對可變形操作臂的DH（Denavit–Hartenberg）參數(shù)會因臂形變化而改變的問題，本文對可變形操作臂的正運動學問題進行了研究。同時，針對可變形操作臂連

3、桿構(gòu)型按需調(diào)整過程中相關DH參數(shù)會發(fā)生變化的問題，本文提出了一種基于DH模型的可變形操作臂參數(shù)標定方法，簡化了傳統(tǒng)的操作臂標定方法，并通過實驗證明了該算法的有效性。此外，本文引入旋量理論對可變形操作臂的正運動學問題進行分析，給出基于旋量理論的可變形操作臂參數(shù)標定方法，并通過實驗對可變形操作臂參數(shù)標定的兩種方法進行了對比和分析。
　?。?）針對可變形操作臂臂形不規(guī)則且相關參數(shù)會發(fā)生改變的問題，本文提出了一種面向家庭服務點觸任務的可變