基于指数积的上肢康复机器人运动学分析

目的:为了简化上肢康复机器人构型分析,清晰描述上肢康复机器人末端相对基坐标系的位姿描述。方法:基于旋量理论计算出各关节相对基坐标系的旋量坐标,采用指数积形式,给出了上肢康复机器人末端运动学方程。在给定杆长和关节角度限制范围情况下,采用蒙特卡洛法对末端运动空间进行了仿真分析并利用Matlab绘制了末端运动空间随机位置点云图。结果:采用指数积形式建立的末端运动学方程表达方式简单,计算出的位置随机点云图可近似逼近真实运动空间。结论:旋量坐标将上肢康复机器人各关节运动关系描述统一化,几何概念清晰、物理意义明确。蒙特卡洛计算方法随机、快速的在各关节转角限制范围内进行取值并组合,能够简化计算过程,可通过增加随机点选取数量获得更加精确的运动空间。