基于末端旋量描述坐标系"并+串"混联机器人雅可比矩阵的建立
李伟
王晖
青岛职业技术学院 海尔学院(机电学院),青岛 266555
摘要：[目的]针对传统基坐标系下旋量法无法直接映射关节驱动速度至末端操作点速度、力雅可比矩阵需引入附加力偶矩导致计算效率降低的问题,提出一种基于末端旋量描述坐标系的"并+串"混联机器人雅可比矩阵建立方法.[方法]首先,定义末端旋量描述坐标系,明确其在速度与静力学建模中的核心优势;其次,推导"并+串"混联机器人速度及力雅可比矩阵的通用构建流程;然后,以TriMule机器人为研究对象,基于旋量互易积理论建立其雅可比矩阵推导模型,与传统方法对比验证模型正确性;最后,求解该机器人位置正解,结合Matlab软件完成雅可比矩阵数值算例计算与验证.[结果]结果表明,所提方法建立的雅可比矩阵可直接实现关节驱动速度到末端操作点速度的映射,其转置即为力雅可比矩阵.数值算例显示,两种方法计算的末端速度最大相对误差小于0.6%,验证了方法的正确性.该方法物理意义更清晰,省去速度转换与附加力矩计算环节,可为混联机器人实时控制与静力学分析提供参考.
关键词：雅可比矩阵末端旋量描述坐标系旋量混联机器人TriMule串/并联机器人
分类号：TH112(机械学（机械设计基础理论）)TP242(自动化技术及设备)
资助基金：山东省高等学校青创科技支持计划(2024KJH118)山东省职业教育研究课题(24SVE092)山东省职业教育研究课题(24SVE093)青岛职业技术学院重点研发专项(2021ZDYF01)
论文发表日期：2026-06-30
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 134-145 )
英文信息