基于共形几何代数的6-DOF机器人运动学逆解

机器人运动学模型的建立普遍利用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法,但是该代数方法的计算复杂度高。共形几何代数作为一种新的运算工具,具有几何直观性、简洁性,已经应用于机器人运动学。针对广泛应用的6自由度工业机器人,利用共形几何代数建立点、直线、圆周、平面和球体等几何对象,通过各对象之间的几何约束解决机器人运动学逆解。首先,以工业机器人典型的肩部、肘部和腕部结构为基础,定义3种结构形式;然后,利用已知的点以及相交约束关系建立直线、平面、圆周和球体等几何对象,通过它们的几何约束关系计算得到各个关节点并构造连杆直线;最后,构造旋转直线对象以及旋转平面并利用平行和垂直的几何约束关系计算各关节的旋转角,完成机器人逆解的计算。以常用的后3个关节轴线相交于1点和Universal Robot UR3的6自由度关节机器人为例,利用该算法进行运动学逆解的验证,计算结果表明该算法的正确性。