机器人逆运动学求解

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机器人逆运动学求解与四足机器人单腿逆解
四足机器人研习社· 2024-05-11 01:23
机器人逆运动学求解方法 - 解析法运算速度快(达到us级),但通用性差,可分为代数法与几何法 [4] - Pieper准则指出,若机器人满足三相邻关节轴相交或平行条件,则存在封闭解(解析解) [5][6] - 几何解法要求相邻三轴交于一点,现代机器人多满足此条件以实现高效运算 [8] - 数值法通用性高但求解速度较慢(ms级),适用于无解析解的情况 [9][10] 雅可比矩阵求解技术 - 雅可比逆矩阵法通过微分运动方程实现关节位置迭代,但对奇异点敏感 [11][12][13] - 雅可比转置法避免奇异问题但迭代次数更多,通过梯度下降实现目标最小化 [39][40][43] - 阻尼最小二乘法(DLS)通过引入阻尼常数λ提升稳定性,平衡收敛速度与精度 [48][49] - 选择性阻尼最小二乘法(SDLS)针对不同奇异向量调整阻尼因子,计算成本最高但收敛快 [57] 四足机器人腿部逆解实现 - 建立肩部右手坐标系,定义三个自由度:外展角γ、摆动角α、膝盖角β [60][62] - 通过YZ平面投影计算γ角,利用三角关系γ = γ_yz - γ_h_offset [64][66][69] - 在XZ平面通过辅助线几何关系求解α和β角,完成闭环计算 [70][72][75] - 提供MATLAB和Python代码实现,包含具体参数(肩长h=0.15m,大腿hu=0.35m) [83]