机械手的运动冗余度是指机械手有比其末端要求更多的自由度。工业机器人有运动冗余自由度的机械手比没有冗余自由度的机械手性能更好。例如,非冗余自由度的机械手在外部环境有障碍物时,自由度非常有限,而运动冗余自由度的机械手可以很好地完成任务。由于奇异点的存在,具有非冗余自由度的机械手的工作空间是有限的,而具有运动学冗余自由度的机械手可以很好地解决这类问题。
冗余度机械手在运动控制中可以优化各种性能指标,如:限制关节角度,使机械手的关节角速度、角加速度、关节扭矩、能量最小化等。因此,具有运动冗余自由度的机械手得到了广泛的应用,而避障是其中一个非常重要的应用。
一般来说,机械手的避障控制主要有两种方法。一种是高层路径规划,通过离线路径规划使机械手末端避障。该方法能保证机械手的全局优化,但不能实现在线控制。另一种方法是通过机械手控制器进行在线避障。对于在线避障的控制,很多学者都提出了自己的方法。许多算法都是基于伪逆矩阵法。机械手的避障控制可以使机械手在工作过程中避障,充分发挥冗余自由度机械手的优越性能。


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