基于共形几何代数的工业机器人运动学分析

为解决工业机器人运动学求解复杂程度高、运算量大的问题，将共形几何代数（Conformal Geometric Algebra,CGA）方法引入到工业机器人运动学模型构建中。在正运动学求解过程中，利用CGA中平移算子和旋转算子列出各关节的运动表达式，求出机器人末端执行器的位姿；在逆运动学求解过程中，将构造的基本几何体进行外积计算，求得各关节点的位置，然后构造过关节点的线和面，并在CGA框架内做内积，得到所有关节角的余弦表达，求解得到机器人逆运动学的全部解；最后，以MOTOMAN-HP20D型6自由度工业机器人为例进行计算，并通过Matlab/Simulink软件验证了算法的准确性和有效性，为机器人后续的运动控制奠定了基础。