基于马达代数的机械臂运动学建模  

The kinematic modeling based on motor algebra for robotic manipulators

作　　者：何丽媛[1] 陈志明[1] 赵萍[1] HE Liyuan CHEN Zhiming ZHAO Ping(College of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu Nanjing, 210016, China)

机构地区：[1]南京航空航天大学航天学院,江苏南京210016

出　　处：《机械设计与制造工程》2017年第2期46-50,共5页Machine Design and Manufacturing Engineering

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61403197);江苏省自然科学基金资助项目(BK20130816;BK20140830)

摘　　要：针对齐次变换矩阵法和旋量法在机械臂运动学建模中所具有的计算量大、实时性差等局限性,提出一种基于马达代数的机械臂运动学建模与分析方法。该方法通过以点、直线、平面实体作为变换基元,对机械臂末端效应器坐标系中表达的特定几何实体进行空间变换,求出末端效应器坐标系相对于基坐标系的马达代数变换量,从而推导出机械臂运动方程。同时将马达代数引入到机械臂逆运动学求解中,提出了一个求解逆运动学问题的有效方法——交会法。最后以5自由度机械臂为例,验证了新算法的正确性与精确性。In order to solve the limitation of the homogeneous transformation matrix method and the screw method in the kinematic modeling of the manipulator,it proposes a new method of kinematic modeling and analysis based on motor algebra. In this method,it uses the point,line and plane entities as the transformation primitives,and derives the motor algebraic transformation of the end- effector to the base coordinate,shows the detail about the motor algebra to solve the inverse kinematics of the manipulator with rendezvous method. Finally,it uses a 5-DOF manipulator to verify the correctness and accuracy of the algorithm.

关 键 词：马达代数 D-H参数 机械臂运动学 螺旋位移 交会法 

分 类 号：TH112[机械工程—机械设计及理论]