运动学是研究运动而不考虑运动的原因,如力和力矩。逆运动学是利用运动学方程来确定机器人的运动以达到期望的位置。例如,要实现自动拾取箱子,生产线上使用的机械臂需要在箱子和制造机器之间从初始位置到期望位置的精确运动。机器人手臂的抓取端称为末端执行器。机器人配置是在机器人模型的位置限制内且不违反机器人的任何约束的关节位置列表。
鉴于所需的机器人的末端执行器位置,逆运动学(IK)可以确定最终效应器移动到目标姿势的适当联合配置。
一旦使用逆运动学计算出机器人的关节角,就可以使用雅可比矩阵生成运动轮廓,使末端执行器从初始姿态移动到目标姿态。雅可比矩阵有助于定义机器人的关节参数和末端执行器速度之间的关系。
与正运动学(FK)不同,具有多个转动关节的机器人的逆运动学通常有多个解,根据目的提出了各种方法。金宝搏官方网站一般分为两种方法,一种是解析法(即解析解),另一种是用数值计算。
数值逆运动液金宝搏官方网站
为了近似一个机器人配置,以达到指定的目标和约束的机器人,数值解可以使用。金宝搏官方网站每个关节角都是通过迭代算法进行优化计算的,比如基于梯度的方法。
数值IK求解器更通用,但需要多个步骤将解决方案收敛到系统的非线性,而分析IK求解器最适合简单的IK问题。确定应用哪个IK求解器主要取决于机器人应用,例如实时交互式应用程序,以及几种性能标准,例如最终姿势的平滑度和冗余机器人系统的可扩展性。
您可以使用数值计算使用机器人系统工具箱™和SIMSCASE MULTIBODY™来实现IK。完成工作流程包括:
- 创建刚体树机器人模型
- 从URDF和DH参数导入机器人定义
- 基于CAD中定义的信息建立多体模型
- 计算几何雅各比亚
- 分析前瞻性运动与动态及逆运动学和动力学
- 求解多约束逆运动学
- 并联机构分析
- 生成等效的C / C ++代码并将其嵌入其他应用程序中
看机器人系统工具箱和simscape multibody.想要查询更多的信息。
解析逆运动学解金宝搏官方网站
基于数学公式,从末端效应器的姿势计算每个关节角度。通过定义关节参数和终效应器象征性地姿势,IK可以作为连杆的长度,其起始姿势和旋转约束的函数找到关节角度的所有可能的解。金宝搏官方网站
分析IK主要用于具有低自由度(DOF)的机器人,由于运动学方程的非线性以及冗余机器人配置的可扩展性缺乏可扩展性。