机械工程学报

作者：陈菲菲, 居鹤华, 余萌, 康杰, 孙帅

单位：1. 南京航空航天大学航天学院 南京 211106;2. 北京控制工程研究所 北京 100190

关键词：6R机械臂,逆运动学,四元数,方向余弦矩阵；

基金：国家自然科学基金(61673010)和江苏省科研与实践创新计划(KYCX20_0221)资助项目

为解决现有6R串联机械臂实时高精度逆运动学问题，提出一种新的分析四元数，用于6R机械臂逆运动学建模与求解。通过建立6R机械臂的坐标系和轴矢量，提出一种与传统Euler四元数同构的分析四元数，及与方向余弦矩阵同构的类方向余弦矩阵，以推导无冗余、二阶的机械臂逆运动学模型。基于机械臂的结构矢量分解，提出一种6R通用解耦机械臂建模的方法，分析机械臂的解耦条件，用于求解三轴解耦、偏置及正交解耦的6R机械臂逆运动学解析解。仿真试验结果表明，对于三种腕型的机械臂，所提出的方法单次求解速度在5.7 ms以下，位置精度优于10-15 m，方向精度优于10-8(°)，可以有效保证机械臂在线精密操作的性能。

来源：2022年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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