一种上肢外骨骼运动学分析与奇异性消除方法

来源：机器人杂志2016年第1期北京时间：

作者：肖永飞, 王学林, 李志海, 赵永国

摘要：为合理确定上肢外骨骼机械臂的物理参数，评估其运动性能，提出一种人体上肢运动空间的准确建模方法，并针对人体上肢自身的生理特点，给出自运动流形的优化求解以及外骨骼上肢机构奇异性消除方法．首先，通过分析人体上肢解剖结构，建立胸锁骨关节、盂肱关节以及肘关节等角度与末端位置的等效运动学模型，进而准确模拟上肢运动范围内的可达空间．其次，依据上肢冗余自由度导致的自运动特点，以上肢负载能力最大为约束条件，求解运动流形中的最佳姿态．最后，根据所建模型分析上肢的奇异姿态，给出可避免奇异性的外骨骼系统结构配置，从机构设计上避免上肢外骨骼系统运动控制过程奇异性的发生．

关键词：外骨骼机构, 上肢运动, 精确模型, 自运动流形, 奇异性