机械工程学报

作者：刘志恒, 赵立军, 李瑞峰, 葛连正, 夏毅, 朱奎

单位：哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 哈尔滨 150000

关键词：磨抛机器人,手腕偏置,逆运动学,轮毂加工,非线性方程；

基金：国家重点研发计划“智能机器人”重点专项资助项目(2018YFB1308900)。

为了提高轮毂加工的质量和效率，设计并研制手腕偏置的磨抛机器人，该手腕机构关节5可实现360°旋转、提高了末端灵活性。但机器人不满足Pieper准则，逆运动学方程复杂、高度非线性、耦合性强，有效准确地求解逆运动学困难。为解决这一问题，提出了一种逆运动学快速求解方法，该方法构建了新型的非线性方程，将传统的六个关节角度求解简化为三个关节角度求解。基于该方程，提出了由粗到精的两步法求解逆运动学，第一步估算多组关节角度初始值，基于当前关节角度选取初始值，可避免局部最优问题，提高求解稳定性；第二步根据初始值精确求解所有关节角度值，并对4、6轴共线时的多组解问题，给出了机器人特殊状态的解析解。仿真试验从精度、效率、多组解等指标验证了逆运动学算法满足轮毂磨抛加工要求，并在轮辐加工路径中进一步证明了其有效性。

来源：2022年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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