机械工程学报

作者：张英, 黄起能, 廖启征, 杨旭, 魏世民

单位：1. 北京邮电大学现代邮政学院(自动化学院) 北京 100876;2. 北京空间飞行器总体设计部 北京 100094

关键词：空间6R串联机械手,逆运动学,四维旋转矩阵,倍矩阵,特征值求解；

基金：国家自然科学基金资助项目(51605036)。

为了解决空间6R串联机械手的逆运动学问题使用矩阵方法建模时，需要进行矢量运算或投影运算的问题，基于四维旋转矩阵和倍矩阵，提出了一种建模新方法。根据三维空间刚体变换的四维旋转矩阵和倍矩阵表示，建立空间6R串联机械手的正运动学方程。通过变量分离，直接得到14个逆运动学基本约束方程；通过线性消元和Sylvester结式消元，将其转化为求解一个16阶矩阵的特征值问题，得到该问题的16组解。采用数值实例和SolidWorks仿真验证了新方法的正确性。新方法的优势在于可以直接得到14个逆运动学约束方程，不需要进行矢量运算或者投影等，并且由于新方法将三维空间中的平移变换近似为四维空间中的旋转变换，故而可以统一求解含有R、P和C副的空间串联机械手逆运动学问题。

来源：2022年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

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