雙臂機器人(二)

用於一俱偏移於肩膀和手腕的模組化雙手臂機器人的逆運動學解析解

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基本上,如同PUMA560般的工業手臂都具有6個自由度,剛好可以完成3D空間中的定位與定向。但要做出如同人類手臂般靈巧的運動,機械手臂就必須具備7個自由度。加上一冗餘自由度後,機械手臂可以在定位與定向外額外完成避障、避奇異點等要求。這些都是和機械手臂運動學相關的任務。在使用手臂的時候,我們會遇到求解逆運動學的問題。一般來說有兩種方法可以求解逆運動學的解。一種是數值法而另一種是解析法。傳統上使用數值解作為求解方式。但是在使用數值解時,求雅可比矩陣及其反矩陣非常冗長,且因為關節角度和空間中的位置與定向並非線性關係,使用此方法求解並不精確。

所以,針對實驗室全新開發的模組化7自由度雙手臂機器人,我們以不同的關節當作冗餘自由度,求出了該型態機械手臂的逆運動學解析解。該手臂型態最大的特徵是,在肩膀及手腕處皆具有偏移。圖一中所示即為文中提及的機械手臂,為本中心新設計的雙手臂機器人的其中一隻。