随着机器人的应用范围越来越广,机器人的任务和环境事先无法确定,可重构模块化机器人成为在这种任务和环境下工作的应运而生的一种机器人。可重构模块化机器人是由一系列不同尺寸的关节模和连杆模块组成的,然后根据特定任务的要求选择一组模块而装配成的机器人。本文主要对可重构模块化机器人的模块设计和构形设计的原理以及运动学进行了一些初步的研究。 构形设计是可重构模块化机器人设计的重要内容之一。根据可重构机器人构形设计的特点将可重构机器人的构形设计分为概念构形设计和构形设计两个阶段。概念构形设计结果是确定能完成给定任务的机器人的体系结构,这个体系结构反映了机器人的基本结构构形。构形设计的结果是具体确定完成任务的机器人的特定模块及它们之间的连接关系。最后,选用遗传算法作为构形设计的寻优方法。 建立可重构机器人运动学分析的统一模型是可重构机器人的主要内容之一。运动学分析的统一模型包括可重构机器人的正运动学模型和逆运动学模型。正运动学模型的建立是采用运动旋量的指数乘积公式。此方法只需要将已经给定的各个模块的变换矩阵,按照装配成机器人的模块顺序(即从基座开始到末端)相乘积,就得到机器人的正运动学方程。此方法大大简化了机器人运动学计算中确定坐标系的烦琐工作。对可重构模块化机器人逆运动学,我们采用局部指数乘积公式和微分运动学公式而建立的逆运动学数学模型。然后采用牛顿一拉普松迭代法获得数值逆运动学的迭代公式。采用计算机MATLAB语言建立了正运动学和逆运动学的用户界面,进一步简化了机器人正、逆运动学