七自由度双臂机器人旋量理论正向运动学与工作空间分析 被引量：21

1

作者 刘冠隆 贺晓莹 +2 位作者 高兴宇 李明枫 Alaa Aldeen Housein 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第5期704-712,共9页

机器人关节空间与工作空间的关系是通过正向运动学方程建立的,正向运动学分析是实现轨迹规划和控制的关键。介绍了比D-H参数法计算简单、描述全面的旋量理论法,应用指数积公式分别对七自由度和六自由度双臂机器人的单臂进行运动学分析... 机器人关节空间与工作空间的关系是通过正向运动学方程建立的,正向运动学分析是实现轨迹规划和控制的关键。介绍了比D-H参数法计算简单、描述全面的旋量理论法,应用指数积公式分别对七自由度和六自由度双臂机器人的单臂进行运动学分析并建立正向运动学方程。利用ADAMS进行运动仿真,对比发现:仿真结果与通过正向运动学方程求解的数据接近,误差不超过3 mm,验证了结合旋量理论建立的正向运动学方程的正确性;利用MATLAB软件进行工作空间分析,通过工作空间云图对比,得出七自由度双臂机器人有着更大的工作空间,表明拥有肩部关节的七自由度双臂机器人具有更好的运动学性能。 展开更多

关键词 双臂机器人 旋量理论 指数积 正向运动学 工作空间

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正交三自由度球面并联机构的位置正反解新方法 被引量：13

2

作者 杨加伦 高峰 +1 位作者 戚开诚 史立峰 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2008年第3期30-32,42,共4页

提出了基于旋量理论计算正交三自由度球面机构位置正、反解的方法。在得到机器人雅可比矩阵的基础上,通过牛顿迭代法得出三个被动角的数值。利用指数积公式直观地得到了该机构的位置正解。通过与位置反解的比较验证了该方法的正确性。

关键词 正交三自由度球面机构 位置正反解 指数积 牛顿法

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结合旋量理论和代数方法的六自由度机械臂逆运动学求解算法 被引量：8

3

作者 陈禹含 韩宝玲 +2 位作者 王善达 许仕杰 刘杨 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第25期10762-10767,共6页

针对六自由度且具有相互平行的3个相邻关节轴的串联式机械臂逆运动学问题,提出一种结合旋量理论与代数方法的逆运动学求解方法。首先,通过旋量理论建立运动学模型,利用Paden-Kahan第1类子问题求解第1关节角度;其次,采用欧拉角理论,通过... 针对六自由度且具有相互平行的3个相邻关节轴的串联式机械臂逆运动学问题,提出一种结合旋量理论与代数方法的逆运动学求解方法。首先,通过旋量理论建立运动学模型,利用Paden-Kahan第1类子问题求解第1关节角度;其次,采用欧拉角理论,通过代数方法求解第5、6关节角度;最后,再次利用Paden-Kahan第1类子问题求解第2、3、4关节角度。以UR5协作机械臂为例,计算逆运动学得出8组解,其中逆解的最大位姿误差为10-15数量级,证明了提出的逆运动学求解算法的准确性。 展开更多

关键词 旋量理论 逆运动学 指数积建模 协作机器人

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基于旋量和臂形标志的机器人运动学逆解计算 被引量：5

4

作者 王卫忠 赵杰 +1 位作者 吕常青 蔡鹤皋 《机械与电子》 2006年第4期53-56,共4页

讨论了用旋量和指数积公式计算PUMA类型6自由度机器人运动学逆解的方法.在子问题的计算过程中,通过引入臂形标志来选取关节变量的合理解,以得到运动学逆解的唯一解.这种方法避免了对无效解的计算,可以减少计算量,提高计算效率.通过一个... 讨论了用旋量和指数积公式计算PUMA类型6自由度机器人运动学逆解的方法.在子问题的计算过程中,通过引入臂形标志来选取关节变量的合理解,以得到运动学逆解的唯一解.这种方法避免了对无效解的计算,可以减少计算量,提高计算效率.通过一个实验机器人的运动学逆解计算验证了算法的有效性. 展开更多

关键词 机器人逆运动学 旋量 臂形标志 子问题 指数积

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液压机械臂复合连杆机构优化设计

5

作者 李明 罗江涛 +2 位作者 雒瑞民 赵昊宁 荣学文 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2023年第11期129-136,共8页

为实现移动作业液压机械臂的可折叠存放和较大工作空间的作业需求,针对液压机械臂俯仰关节设计了由直线油缸驱动的复合连杆机构,并通过多目标优化设计减小了直线油缸的最大驱动力,同时保证了机构的紧凑性;基于螺旋理论构建了六自由度液... 为实现移动作业液压机械臂的可折叠存放和较大工作空间的作业需求,针对液压机械臂俯仰关节设计了由直线油缸驱动的复合连杆机构,并通过多目标优化设计减小了直线油缸的最大驱动力,同时保证了机构的紧凑性;基于螺旋理论构建了六自由度液压机械臂的正向运动学模型,并推导出解析形式的运动学逆解;在ADAMS软件中建立液压机械臂的虚拟样机模型,并在MATLAB软件中规划了液压机械臂末端的运动轨迹,通过运动学逆解得到关节空间中的轨迹曲线,导入ADAMS软件中作为机械臂各关节的运动驱动,进行机械臂的动力学仿真,得到了关节驱动油缸的输出力曲线,证明了优化后的复合连杆机构可以满足机械臂驱动需求。 展开更多

关键词 液压机械臂 复合连杆机构 优化设计 螺旋理论 指数积

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基于指数积理论的三轴机床几何误差辨识方法 被引量：2

6

作者 蒋晓耕 柴旭 +2 位作者 王浩 刘畅 杜宇 《机床与液压》 北大核心 2022年第20期17-24,共8页

为解决三轴机床在球杆仪误差敏感方向上直线度误差缺项建模与误差辨识精度问题,以三轴数控机床为研究对象,根据指数积理论与三轴数控机床运动链,结合混阶切比雪夫多项式预拟合模型,构建综合误差系数模型。在双正交轴检测实验基础上,对... 为解决三轴机床在球杆仪误差敏感方向上直线度误差缺项建模与误差辨识精度问题,以三轴数控机床为研究对象,根据指数积理论与三轴数控机床运动链,结合混阶切比雪夫多项式预拟合模型,构建综合误差系数模型。在双正交轴检测实验基础上,对综合误差系数模型进行Moore-Penrose逆矩阵求解,使得18项误差能够在球杆仪误差敏感方向上得到全部辨识,无需在非运动轴向进行解耦,提高辨识精度和效率。在某三轴数控机床上进行双正交轴检测实验和NC代码补偿实验,补偿后XY、XZ、YZ双正交轴实验综合误差分别减少82.02%、91.63%、70.6%,验证了所提方法的有效性。对改进前后的切比雪夫多项式预拟合模型进行残差对比,结果表明混阶切比雪夫多项式预拟合模型精度更高。 展开更多

关键词 机床几何误差 辨识方法 指数积理论 混阶切比雪夫多项式预拟合模型

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基于旋量运动学模型的飞行员操纵舒适性分析（英文）

7

作者 杨秀芳 孙有朝 +2 位作者 赵大旭 郭云东 汤彬 《机床与液压》 北大核心 2018年第24期27-35,79,共10页

依据GJB4856—2003提供的中国男性直升机飞行员人体尺寸,建立飞行员的上肢6自由度运动学模型,通过旋量理论和指数积公式对飞行员操纵舒适性进行分析,求解出飞行员的可达空间和舒适操纵空间,利用其结果对飞机座舱的操纵杆进行优化布置。... 依据GJB4856—2003提供的中国男性直升机飞行员人体尺寸,建立飞行员的上肢6自由度运动学模型,通过旋量理论和指数积公式对飞行员操纵舒适性进行分析,求解出飞行员的可达空间和舒适操纵空间,利用其结果对飞机座舱的操纵杆进行优化布置。采用基于旋量理论的指数积运动学建模方法,只需建立基础坐标系和工具坐标系,使得运动模型更为简单,且具有更明确的物理和几何意义。该方法为飞行员驾驶工效的评估提供了一个新的思路,可用于驾驶室布局的优化设计。 展开更多

关键词 运动学模型 旋量理论 指数积 操纵舒适性 优化布置

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基于旋量理论的串联机器人逆解子问题求解算法 被引量：27

8

作者 陈庆诚 朱世强 +1 位作者 王宣银 张学群 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期8-14,20,共8页

为了提高串联机器人逆运动学的求解效率,明确逆解的几何意义,提出基于旋量理论的逆运动学子问题求解算法.该子问题描述为"绕3个不相交轴旋转(其中2个轴线平行,且与第3个轴异面)".以6自由度串联机器人"钱江一号"为例... 为了提高串联机器人逆运动学的求解效率,明确逆解的几何意义,提出基于旋量理论的逆运动学子问题求解算法.该子问题描述为"绕3个不相交轴旋转(其中2个轴线平行,且与第3个轴异面)".以6自由度串联机器人"钱江一号"为例,通过旋量理论及指数积(POEs)方程来建立运动学模型,给出该新型逆运动学子问题的求解方法.将整体逆运动学问题分解为该类子问题和其他已知的Paden-Kahan逆运动学子问题来联合求解.通过实例验算证明,该逆运动学子问题的求解方法高效可靠,具有明显的几何意义,能够满足机器人的强实时系统控制要求. 展开更多

关键词 串联机器人 旋量理论 指数积(POEs) 逆运动学 Paden-Kahan子问题

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基于旋量理论的Stanford臂的运动学分析 被引量：18

9

作者 李君 《天津科技大学学报》 CAS 2010年第4期72-75,共4页

基于旋量理论的运动学分析方法比采用传统的D-H方法更加简化.以一种常见的开链机器人Stanford臂为例,利用运动旋量和指数积等数学工具建立了运动学方程,求出了雅可比矩阵,为建立其动力学方程、控制方法及运动规划做了必要的准备.

关键词 旋量理论 指数积公式 运动学方程 雅可比矩阵

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结合旋量和代数方法的工业机械臂逆运动学解法 被引量：14

10

作者 敖天翔 刘满禄 +1 位作者 张华 赵皓 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第8期1224-1229,共6页

针对工业机械臂逆运动学解算的问题,提出一种结合旋量方法和代数方法的逆运动学新解法。通过旋量的方法将工业机械臂整体逆运动学问题进行分解,利用Paden-kahan逆运动学子问题求解。并在该基础上利用工业机械臂的结构特点,利用代数方法... 针对工业机械臂逆运动学解算的问题,提出一种结合旋量方法和代数方法的逆运动学新解法。通过旋量的方法将工业机械臂整体逆运动学问题进行分解,利用Paden-kahan逆运动学子问题求解。并在该基础上利用工业机械臂的结构特点,利用代数方法进一步简化末端腕部三个关节的问题求解。以安川公司MH6六自由度工业机械人为例,验证算法正确性。实验表明:该方法可以获得正确的八组逆解并在旋量解逆运动学的基础上有效减少了中间计算步骤,降低了时间复杂度和空间复杂度。 展开更多

关键词 工业机器人 指数基建模(POEs) 逆运动学 旋量理论

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基于旋量理论的可重构机器人运动学的研究 被引量：7

11

作者 王卓 赵杰 王卫忠 《机械与电子》 2004年第7期13-17,共5页

研究了可重构机器人的正、逆运动学算法,应用旋量理论和指数积公式法,而非较常用的D-H法建立运动学模型,得出了与机器人构型无关的正运动学算法,并推导得到通用性较好的迭代计算逆解的数值算法,通过基于实例进行Matlab编程的实现,验证... 研究了可重构机器人的正、逆运动学算法,应用旋量理论和指数积公式法,而非较常用的D-H法建立运动学模型,得出了与机器人构型无关的正运动学算法,并推导得到通用性较好的迭代计算逆解的数值算法,通过基于实例进行Matlab编程的实现,验证了算法的可行性。 展开更多

关键词 可重构机器人 旋量理论 运动学 指数 积公式

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基于旋量理论和代数消元6R机器人逆解算法 被引量：11

12

作者 赵荣波 施智平 +3 位作者 关永 邵振洲 王国辉 吴立峰 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第12期114-117,121,共5页

为了解决6自由度后3关节轴线相交于一点的串联机器人逆运动学问题,采用指数积(POE)方法建立运动学模型,并采用几何、代数方法和Paden-Kahan子问题进行逆运动学求解。几何方法获得前3关节运动轨迹的交点,将求解转换成已知的Paden-Kahan... 为了解决6自由度后3关节轴线相交于一点的串联机器人逆运动学问题,采用指数积(POE)方法建立运动学模型,并采用几何、代数方法和Paden-Kahan子问题进行逆运动学求解。几何方法获得前3关节运动轨迹的交点,将求解转换成已知的Paden-Kahan子问题,使几何意义更加清晰、直观,且大大简化了计算。采用代数消元法MATLAB求解第4,5关节,减少了人工计算,有效避免了由复杂计算产生的错误。最终,得到了1组封闭的逆运动学的解。通过实验计算出逆解最大位姿误差为10-12数量级,证明了提出的算法具有很高的精度,验证了算法的正确性。 展开更多

关键词 旋量理论 指数积 Paden—Kahan子问题 逆运动学

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基于旋量理论6自由度双臂作业系统正运动学与工作空间分析 被引量：3

13

作者 郑雪楷 刘放 +1 位作者 杨言 魏文清 《机械传动》 北大核心 2023年第2期93-100,共8页

机械臂的轨迹规划和控制的前提,是进行机械臂的正运动学分析。目前,主要的分析方法为D-H参数法。提出了一种比D-H法更快捷、更简单、利于计算的旋量理论方法。通过指数积公式对双臂作业系统进行运动学建模并建立正运动学方程。运用Simp... 机械臂的轨迹规划和控制的前提,是进行机械臂的正运动学分析。目前,主要的分析方法为D-H参数法。提出了一种比D-H法更快捷、更简单、利于计算的旋量理论方法。通过指数积公式对双臂作业系统进行运动学建模并建立正运动学方程。运用Simpack软件对双臂作业系统进行仿真分析,通过仿真的结果和正运动学方程所求解的结果对比,验证了通过旋量理论建立的正运动学模型的正确性。利用Matlab软件进行工作空间的分析,通过工作空间云图的对比,得到双臂作业系统的工作空间。 展开更多

关键词 双臂作业系统 旋量理论 指数积公式 正运动学 工作空间

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下肢康复训练机器人协作控制与S型规划算法研究 被引量：7

14

作者 龚兰芳 曹成涛 许伦辉 《中国工程机械学报》 北大核心 2019年第6期482-487,共6页

针对下肢康复训练机器人协作控制与S型规划算法展开研究,寻找能够降低机器人驱动器控制过程中冗余振动的方法.首先利用指数积(POE)法建立了各关节连杆的相对转换关系;然后针对下肢康复机器人的特点,应用拉格朗日法求解机器人动力学问题... 针对下肢康复训练机器人协作控制与S型规划算法展开研究,寻找能够降低机器人驱动器控制过程中冗余振动的方法.首先利用指数积(POE)法建立了各关节连杆的相对转换关系;然后针对下肢康复机器人的特点,应用拉格朗日法求解机器人动力学问题,针对模型参数采用辨识方法实现了动力学参数获取,进而实现了下肢康复训练机器人协作控制;最后提出一种S型轨迹插补规划方法,根据定义的限制条件值给出了所有可能的轨迹形状,并且保证没有机械谐振激励.实验结果表明:协作控制与S规划算法对机器人操作性能有很大的提升,同时对于机器人的精确运动控制有着重要的意义. 展开更多

关键词 下肢康复机器人 协作控制 S型规划 指数积(POE)

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一种基于指数积公式的空间机械臂自标定方法 被引量：5

15

作者 王业聪 危清清 +1 位作者 胡成威 丁希仑 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2336-2342,共7页

为了克服发射过程和在轨极端温度环境对空间机械臂末端位姿精度的影响,提出了一种基于指数积(POE)公式的空间机械臂运动学在轨自标定方法。该方法使用空间机械臂末端双目空间相机和棋盘式标定板测量空间机械臂末端位姿实际值。根据关节... 为了克服发射过程和在轨极端温度环境对空间机械臂末端位姿精度的影响,提出了一种基于指数积(POE)公式的空间机械臂运动学在轨自标定方法。该方法使用空间机械臂末端双目空间相机和棋盘式标定板测量空间机械臂末端位姿实际值。根据关节旋量理论值和实际值之间的伴随变换关系建立了空间机械臂实际运动学模型,对运动学模型取微分建立了线性化的运动学误差模型,给出了基于最小二乘法的运动学标定模型。进行了7自由度空间机械臂运动学自标定仿真,仿真结果表明运动学标定过程能快速收敛到稳定值,标定后空间机械臂末端位姿精度有明显提高。 展开更多

关键词 空间机械臂 标定 指数积(POE) 伴随变换 空间相机 标定板

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一种基于POE公式的最小模型与视觉测量的机器人标定方法 被引量：3

16

作者 石怀涛 张执锦 +1 位作者 祁若龙 冯大阔 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期354-361,共8页

目的提出一种基于POE公式的最小模型与视觉测量的机器人标定方法,解决现有机器人运动学标定模型中存在的奇异性、参数冗余现象,以及传统标定方法中测量系统难以实现在线自动标定的难题。方法基于指数积(POE)公式建立正向运动学模型,对... 目的提出一种基于POE公式的最小模型与视觉测量的机器人标定方法,解决现有机器人运动学标定模型中存在的奇异性、参数冗余现象,以及传统标定方法中测量系统难以实现在线自动标定的难题。方法基于指数积(POE)公式建立正向运动学模型,对运动学方程取微分建立线性化的运动学误差模型,并通过最小化处理消除冗余参数,获得运动学标定方程;通过安装在机器人末端的双目相机和棋盘式标定板建立基于视觉测量的标定系统,无需外部设备即可对机器人末端位姿的实际值进行自动测量,采用最小二乘法对标定方程进行参数辨识。结果对MOTOMAN-MH80机器人进行运动学标定仿真,结果表明:该方法有效避免了传统模型迭代过程中归一化、正交化的操作,在参数迭代过程中运动学参数能快速收敛到稳定值,且在机器人运动学标定补偿前后,机器人的末端位置和姿态误差都明显降低。结论采用笔者提出的基于POE公式的最小模型与视觉测量的机器人标定方法,能够有效提高机器人的绝对定位精度,且实现了机器人的在线自动标定,提升了标定方法的自动化程度。 展开更多

关键词 指数积(POE) 最小化 自动标定 视觉测量 参数辨识

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基于旋量理论的关节臂坐标测量机建模及标定 被引量：3

17

作者 黄奎 莫健华 +1 位作者 付泽民 史玉升 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期94-97,共4页

利用旋量理论中的指数积公式建立了关节臂坐标测量机的理想数学模型,以基于单点多姿态与两点距离的系统误差模型为目标函数,运用了改进的粒子群优化算法对目标函数进行优化,进而实现了运动学参数的快速标定.实验结果表明:经过参数标定后... 利用旋量理论中的指数积公式建立了关节臂坐标测量机的理想数学模型,以基于单点多姿态与两点距离的系统误差模型为目标函数,运用了改进的粒子群优化算法对目标函数进行优化,进而实现了运动学参数的快速标定.实验结果表明:经过参数标定后,测量机的单点重复性精度提高了89.53%,长度测量精度提高了88.16%.所提标定方法简单易行. 展开更多

关键词 关节臂坐标测量机 参数标定 旋量理论 指数积公式 粒子群算法 遗传算法

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工业机器人重载下关节变形补偿 被引量：3

18

作者 毛晨涛 张翔 +1 位作者 祖洪飞 陈章位 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期697-703,共7页

传统校准方法只能辨识空载工况下机器人杆件及关节误差,当机器人在大负载工况下由于变形会导致末端精度显著下降。提出了大负载机器人在重载条件下关节变形的模型,通过激光跟踪仪测量辨识机器人关节刚度系数,并优化控制律设计。该方法... 传统校准方法只能辨识空载工况下机器人杆件及关节误差,当机器人在大负载工况下由于变形会导致末端精度显著下降。提出了大负载机器人在重载条件下关节变形的模型,通过激光跟踪仪测量辨识机器人关节刚度系数,并优化控制律设计。该方法基于指数积(POE)模型和微分误差模型,在空载工况下计算出结构参数,零位误差,将补偿结果写回机器人控制器;在满载条件下基于之前的坐标准直,辨识机器人关节刚度系数,完成校准过程。本算法在新松、埃斯顿等多家机器人公司的产品上进行了验证。结果表明:该校准方法能够使大负载机器人在重载工况下的绝对定位精度与空载工况下接近。 展开更多

关键词 工业机器人 刚度辨识 关节变形 重载 指数积

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基于指数积公式的机器人标定方法 被引量：3

19

作者 吴永强 朱利民 《机电一体化》 2016年第4期22-26,33,共6页

工业机器人的运动学参数误差是影响机器人绝对定位精度的最主要因素。为提高机器人的绝对定位精度,建立了MOTOMAN机器人的旋量模型,并提出了一种基于指数积(POE)公式的误差模型以及基于最小二乘的参数辨识方法。然后利用Leica激光跟踪... 工业机器人的运动学参数误差是影响机器人绝对定位精度的最主要因素。为提高机器人的绝对定位精度,建立了MOTOMAN机器人的旋量模型,并提出了一种基于指数积(POE)公式的误差模型以及基于最小二乘的参数辨识方法。然后利用Leica激光跟踪仪及其配套的Spatial Analyzer软件对MOTOMAN-MH80机器人进行测量。最后利用POE误差模型对机器人进行运动学标定。实验结果表明标定后的运动学参数使机器人绝对定位精度提高了80%以上,从而验证了该方法的准确性。 展开更多

关键词 机器人 指数积 标定 激光跟踪仪

原文传递

复杂曲面切割机构运动及误差分析的旋量方法 被引量：2

20

作者 胡胜海 张校东 +2 位作者 李林 刘载淳 李齐悦 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期346-352,共7页

针对传统串并联机构分析方法计算烦琐、直观性不强等问题,以复杂曲面切割机为研究对象,在使用旋量方法表示空间刚体运动的基础上,建立了串并联机构的运动学指数积公式的完整表示方法.将4个D-H参数误差等效为误差旋量,建立各关节轴线含... 针对传统串并联机构分析方法计算烦琐、直观性不强等问题,以复杂曲面切割机为研究对象,在使用旋量方法表示空间刚体运动的基础上,建立了串并联机构的运动学指数积公式的完整表示方法.将4个D-H参数误差等效为误差旋量,建立各关节轴线含有误差旋量的旋量坐标,推导出了含有误差旋量的串并联机构运动学指数积公式,并建立了末端工具坐标系的位姿误差模型.按照上述旋量分析方法,用MATLAB对复杂曲面切割机构进行运动及误差数值计算,并将计算结果与ADAMS仿真结果进行比较.对比结果表明:2组结果的相对误差仅在0.001内,表明了旋量方法在串并联机构分析中应用的正确性. 展开更多

关键词 旋量方法 串并联机构 误差旋量 指数积公式 误差模型

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