冗余度機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制與優(yōu)化.pdf

1、冗余度機(jī)器人是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)，在90年代得到發(fā)展的一種先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)，它由空間技術(shù)和先進(jìn)制造的需要而產(chǎn)生。人們利用其特有的冗余特性，可以克服一般機(jī)器人靈活性差、避障能力低、關(guān)節(jié)超限以及動(dòng)力學(xué)性能差等缺點(diǎn)。更重要的是，利用冗余特性可以對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化,針對(duì)不同的機(jī)器人，可以提出合適的優(yōu)化目標(biāo)，而針對(duì)此優(yōu)化目標(biāo)，可以通過冗余關(guān)節(jié)調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的目的。
　　冗余度機(jī)器人的冗余特性使得它運(yùn)用十分廣泛

2、。本課題以醫(yī)工交叉為研究背景，在國家自然科學(xué)基金（30801302）和機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題基金（MSV-MS-2010-02）的資助下，成功地將冗余特性應(yīng)用在了手術(shù)輔助機(jī)器人上，并取得良好的實(shí)驗(yàn)效果。此手術(shù)輔助機(jī)器人的主要作用是在骨科手術(shù)中輔助醫(yī)生完成精細(xì)的操作，主要有截骨切削、磨削鉆孔、夾持固定等功能。
　　下面就本文所的主要內(nèi)容予以說明：
　　1.采用D-H法建立了機(jī)器人的D-H坐標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算了機(jī)

3、器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解，并采用位姿分離的方法求出了7自由度手術(shù)輔助機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。
　　2.介紹了空間直線與圓弧的插補(bǔ)算法，并對(duì)插補(bǔ)而產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了分析。
　　3.研究了冗余度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的優(yōu)化算法。根據(jù)本手術(shù)輔助機(jī)器人的特點(diǎn)，提出了兩種優(yōu)化算法。一是通過調(diào)整冗余關(guān)節(jié)的位移來降低機(jī)器人的最大關(guān)節(jié)位移，以減小機(jī)器人的插補(bǔ)時(shí)間和動(dòng)作幅度，提高機(jī)器人的作業(yè)效率。二是通過調(diào)整冗余關(guān)節(jié)的位移使得各個(gè)關(guān)節(jié)的位移盡量在關(guān)節(jié)極限中心附近變