安徽农业科学，JournalofAnhuiA鲥．Sci．2012，40(10)：6316-6318，6346责任编辑夏静责任校对李岩机器人运动学的旋量表述葛洪央1，葛新锋2(1．许盲职业技术学院信息丁程系，河南许昌46】ooo；2．许昌学院电气信息工程学院，河南许昌46looo)摘要应用李群知识和旋量理论描述了串联机器人的刚体运动，建立了机器人运动学关系的算法，并利用软件Mathematiea进行了算法的实现；选取了具有代表性的串联机器人进行了运动学关系的分析，对算法和程序进行了验证；最后将运动学关系式的旋量指数积方法与传统的D-H参数方法进行了比较分析，从运动学参数的几何描述以及运动学关系式对后期分析的影响2个方面分别阐述了旋量指数积描述方法的优势。关键词串联机器人；运动学；旋量指数积；D—H参数中图分类号$220．1文献标识码A文章编号晒17—66ll(2012)lO一06316—03ScrewRepresentationoftheRoboticManipulator’sKinematicsGEHong-yangetal(DepartmentofInformationEngineering，XuehangVocationalTechnicalCollege，Xuehang，Henan461000)Abstractr11heroboticmanipulator’Sri6dbodymotionswegedescribedusingLiegroupsknowledgeandscrewtheory．establishedtheroboticmanipulator’Skinematicsalgorithm，andrealizedthealgorithmusingMathematica；therepresentativeroboticmanipulatorwasselectedanditskinematicswereanalyzed，andtheAlgorithmandprocedureswereverified．Finally，thescrewexponentialproductmethodoftheroboticmanipu．1ator’skinematicsandthetraditionalD．Hparametersmethodwerecomparedandanalyzed．moreover．theadvantagesofscrewexponentialproductmethodoftheroboticmanipulator’Skinematicswereelaboratedfromtwoaspects。namelythegeometricdescriptionofkinematicspa-rametersandtheimpactofkinematicsrelationsonlatetimeanalysis．KeywordsRoboticmanipulator；Kinematics；Screwexponentialproduct；D-Hparameters机器人运动学分析是研究机器人各连杆之间的位移关系、速度关系和加速度关系，所以机器人的运动学分析在机器人学中占有重要的地位。它直接关系到机器人运动分析、离线编程、轨迹规划，也是机器人速度、加速度、受力分析、误差分析、工作空间分析、动力分析和机器人综合等的基础¨。J。在对串联结构机器人进行运动学分析时，需要寻求有效的分析方法来建立操作臂的运动学方程。Denavit等提出了一种建立连杆坐标系的方法，并利用D·H坐标系建立了机器人的运动学方程"‘。其后国内外很多机器人研究领域的学者都是利用D-H参数建立了不同机器人的运动学和动力学方程‘4“1。但是D．H参数法存在一定的缺陷。首先，D．H参数与机器人的构型有关，对于不同结构的机器人，所建立的机器人运动学方程均不同；即使是同一结构类型的机器人，坐标系不同，所对应的D—H参数也不一样，得到的运动学方程也不同。其次，对于D．H参数法建立的机器人运动学，所有的运动参数都是关于菇轴和：轴的，无法表示关于Y轴的运动。因此有必要利用另外一种方法建立运动学模型。笔者应用李群知识和旋量理论给出了依据旋最指数积公式的运动学模型．其核心是指数积公式。他将串联机器人的运动方程表示成运动旋量的指数积，从而提供了机器人运动方程的完整几何表示方法，大大地简化了机器人机构的分析，并提供了串联机器人的机构参数化表示方法。1指数积公式因各关节的运动由位于关节轴线的运动旋量产生，由此可得运动学的几何描述。如果亭是一个运动旋量，那么与沿此运动旋量轴线转动和移动的刚体可表示为：基金项目作者简介收稿日期国家自然科学基金资助项目(51005122．51175261)。葛洪央(1967一)，男，河南鄢陵人，副教授，从事计算机技术、机械运动学理论研究，E—mail：Gexinfengll@126．oDm。2012-0I．1l如(p)=e卯g曲(O)如果亭对应一个移动关节，那么0∈R是移动量；反之，0∈S’是绕轴线的转动角度。设咄∈F为运动旋量；。轴线上的单位矢量，q。∈詹为轴线上任意一点。对于转动关节，直的运动旋量坐标表示形式为：弘【■硼j】对于移动关节，q为移动方向的单位矢量，则亭．...
