倍四元数在6R串联机器人逆解中的应用  

Application of Double Quaternion in the Inverse Kinematics of 6R Serial Robots

作　　者：葛小川[1,2] 郑飂默[2,3] 吴纯赟 郑国利 

机构地区：[1]中国科学院大学,北京100049 [2]中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心,沈阳110168 [3]沈阳高精数控智能技术股份有限公司,沈阳110168

出　　处：《组合机床与自动化加工技术》2016年第12期16-19,共4页Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique

基　　金：国家科技重大专项:国产高档数控机床;系统及其技术在航空领域的综合应用验证及工艺研究(2014ZX04001051)

摘　　要：在研究了四元数性质的基础上,采用倍四元数求解6R串联机器人的逆运动学问题。将三维空间的位移表示成四维空间的双旋转,建立了倍四元数形式的机器人运动学方程,再通过消元,构造Dixon结式。最终通过求解Dixon结式求解出机器人16组解析解。最后,使用Matlab Robotics进行仿真,新方法能够求出机器人逆运动学全部解析解,而且速度比D-H方法提升了10%左右。The inverse kinematics of a general 6R serial robots has much difficulty to be solved and amount of computations. Also, it exists singular solution. We uses double quaternion to deal with the problem. The displacement in three dimensions can be converted to double rotation, we can build kinematics equation of robots in the form of double quaternion, then eliminate and build Dixon resultant matrix and finally we get the all the 16 closed-form solutions. At last, we verify our new means using math robotics toolbox. We get all the solutions correctly and improve about ten percent comparing to d-h means in speed.

关 键 词：6关节机器人 逆运动学 倍四元数 Dixon结式 

分 类 号：TH165[机械工程—机械制造及自动化] TG659[金属学及工艺—金属切削加工及机床]