逆运动学

运动学是研究运动的学科，不考虑运动的原因，如力和力矩。逆运动学是利用运动学方程来确定机器人达到期望位置的运动。例如，为了实现自动拣箱，在生产线上使用的机械臂需要在垃圾桶和制造机器之间从初始位置到期望位置进行精确运动。机器人手臂的抓取端称为末端执行器。机器人构型是在机器人模型的位置限制内且不违反机器人所具有的任何约束条件的关节位置列表。

鉴于所需的机器人的末端执行器位置，逆运动学（IK）可以确定最终效应器移动到目标姿势的适当联合配置。

一旦机器人的关节角度通过逆运动学计算出来，就可以使用雅可比矩阵生成运动轮廓，使末端执行器从初始姿态移动到目标姿态。雅可比矩阵有助于确定机器人的关节参数和末端执行器速度之间的关系。

与前瞻性运动学（FK）相比，具有多个旋转关节的机器人通常具有多种解决方案对逆运动学，并且根据目的提出了各种方法。万博 尤文图斯通常，它们被分为两种方法，其被分析获得（即分析解决方案）和使用数值计算的另一个方法。

数值逆运动液万博 尤文图斯

为了近似一个机器人配置，达到指定的目标和机器人的约束条件，可以使用数值解。万博 尤文图斯使用基于梯度的方法等优化算法，迭代计算每个关节角。

数值IK求解器更通用，但需要多个步骤将解决方案收敛到系统的非线性，而分析IK求解器最适合简单的IK问题。确定应用哪个IK求解器主要取决于机器人应用，例如实时交互式应用程序，以及几种性能标准，例如最终姿势的平滑度和冗余机器人系统的可扩展性。

例子:多运动约束下的到达轨迹规划

您可以使用数值计算使用机器人系统工具箱™和SIMSCASE MULTIBODY™来实现IK。完成工作流程包括：

• 创建刚体树机器人模型
• 从URDF和DH参数导入机器人定义
• 基于CAD中定义的信息建立多体模型
• 计算几何雅各比亚
• 分析前瞻性运动与动态及逆运动学和动力学
• 求解多约束逆运动学
• 并联机构分析
• 生成等效的C / C ++代码并将其嵌入其他应用程序中

看机器人系统工具箱和simscape multibody.了解更多信息。

解析逆运动学解万博 尤文图斯

基于数学公式，从末端效应器的姿势计算每个关节角度。通过定义关节参数和终效应器象征性地姿势，IK可以作为连杆的长度，其起始姿势和旋转约束的函数找到关节角度的所有可能的解。万博 尤文图斯

分析IK主要用于具有低自由度（DOF）的机器人，由于运动学方程的非线性以及冗余机器人配置的可扩展性缺乏可扩展性。

例子:派生并将逆运动学应用于双链接机器人手臂

符号数学工具箱™可以用于解析IK。您可以:

• 定义机器人的终端效应位置和联合参数，象征性地定义正弦和余弦函数
• 求解关节角度的逆运动学方程并生成运动轮廓
• 将系统Jacobian作为符号表达计算，以获得关节和机器人速度之间的关系
• 将导出表达式转换到MATLAB中^®功能块并创建Simulink万博1manbetx^®或Simscape™模型来模拟机器人
• 生成等价的C代码与其他应用程序合并。