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上海大学学报(自然科学版) ›› 2015, Vol. 21 ›› Issue (5): 588-597.doi: 10.3969/j.issn.1007-2861.2014.02.015

• 机电工程与自动化 • 上一篇    下一篇

基于位姿分离法的模块化机械臂逆运动学分析

雷静桃, 戴文杰   

  1. 上海大学 机电工程与自动化学院, 上海 200072
  • 收稿日期:2013-12-06 出版日期:2015-10-30 发布日期:2015-10-30
  • 通讯作者: 雷静桃(1970—), 女, 副教授, 研究方向为机器人技术. E-mail:jtlei2000@163.com
  • 基金资助:

    国家高技术研究发展计划(863计划)子课题资助项目(SS2012AA041604)

Inverse kinematics analysis of modular manipulator by separating attitude from position

LEI Jing-tao, DAI Wen-jie   

  1. School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China
  • Received:2013-12-06 Online:2015-10-30 Published:2015-10-30

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摘要： 分析了7自由度冗余机械臂的运动学正逆解, 采用Denavit-Hartenberg(D-H)坐标法进行正运动学建模, 获得机械臂末端相对于基座的空间位姿; 采用位姿分离法进行逆运动学建模. 求位置逆解时, 由约束条件分别获得前4个关节角位移解析解; 求姿态逆解时, 采用欧拉角表示机械臂末端相对于基座的姿态, 减少了计算量. 以SCHUNK模块化7自由度机械臂为例,进行了运动学正逆解分析, 并基于虚拟样机进行了仿真验证.

关键词: 7自由度, 逆运动学, 冗余机械臂, 位姿分离法

Abstract: The kinematics for a 7-DOF (degrees of freedom) redundant manipulator is analyzed. The Denavit-Hartenberg (D-H) method is used to analyze forward kinematics. Position and attitude of the end-effector with respect to the base are obtained. Attitude is separated from position in analyzing inverse kinematics. For the position inverse kinematics, angular-displacement of the former four joints is obtained under a constraint condition. For the attitude inverse kinematics, the Euler angles are used to describe attitude of the end-effector with respect to the base. This way, the calculation is reduced. For the modular 7-DOF manipulator produced by SCHUNK, kinematics is analyzed and verified by virtual prototyping simulation.

Key words: 7-DOF, inverse kinematics, redundant manipulator, separating attitude from position

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