论文部分内容阅读
可变形操作臂是一种新型的面向家庭服务机器人的操作臂，解决了普通工业操作臂本质安全性相对较低、工作空间单一的问题，本文对可变形操作臂的运动学问题进行了研究。由于可变形操作臂的连杆形状可以根据任务需求相应地进行调整，因此其工作空间易于拓展、灵活度较高。同时，可变形操作臂具有被动柔性，在与服务对象发生碰撞时可以被动改变形状，从而形成缓冲并减小伤害，实现了本质安全。本文主要工作包括： （1）本文首先对刚性操作臂的运动学问题进行分析，刚性操作臂是可变形操作臂的一种特殊臂形，对刚性操作臂运动学问题的分析为可变形操作臂提供了重要基础。针对欠自由度操作臂逆运动学问题经常出现无解的问题，根据点触任务的特性，提出了一种基于点触任务的4自由度操作臂逆运动学求解方法，仿真和实验结果验证了该求解方法的有效性。 （2）针对可变形操作臂的DH（Denavit–Hartenberg）参数会因臂形变化而改变的问题，本文对可变形操作臂的正运动学问题进行了研究。同时，针对可变形操作臂连杆构型按需调整过程中相关DH参数会发生变化的问题，本文提出了一种基于DH模型的可变形操作臂参数标定方法，简化了传统的操作臂标定方法，并通过实验证明了该算法的有效性。此外，本文引入旋量理论对可变形操作臂的正运动学问题进行分析，给出基于旋量理论的可变形操作臂参数标定方法，并通过实验对可变形操作臂参数标定的两种方法进行了对比和分析。 （3）针对可变形操作臂臂形不规则且相关参数会发生改变的问题，本文提出了一种面向家庭服务点触任务的可变形操作臂逆运动学求解方法，实现了操作臂在不同臂形下完成点触任务的目标。最后，对基于DH模型和基于旋量理论的运动学建模方法进行了对比，并对存在的差异进行了分析。