超冗余度机械臂跟随末端轨迹运动算法及其性能分析

来源：机械工程学报杂志2018年第3期北京时间：

作者：王俊刚, 汤磊, 谷国迎, 朱向阳

单位：1. 上海交通大学机械与动力工程学院 上海 200240;2. 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 上海 200240

摘要：超冗余度机械臂具有大长径比、多自由度、高灵活性等特点。为提升其穿越受限空间的效率，提出一种适用于该机械臂三维空间深腔探测的跟随末端轨迹运动算法。在底座进给运动配合下，机械臂的连杆和关节沿规划路径移动，并使得机械臂与路径曲线偏差尽可能小。为提高算法效率，提出一种迭代步长顺序查找法来实现机械臂的关键点与离散路径曲线快速匹配；为减小路径跟随误差，提出一种线性插值优化方法减小因路径离散处理引起的误差。通过12个关节的超冗余度机械臂的仿真试验，从位置精度、运动平顺性、算法效率三方面对算法性能进行评价。结果表明，在保证路径跟随误差不超过5 μm的情况下，机械臂的运动平顺，单周期计算耗时为1 ms左右。算法适用于空间三维运动，且算法效率满足实时控制要求。

关键词：超冗余度机械臂,跟随末端轨迹,运动规划；

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51435010，51622506）。