面向遥操作机器人逆运动学求解的自适应阻尼零空间方法

摘要

针对传统阻尼最小二乘法在非奇异区域解精度不足及奇异区域关节运动不确定性的问题，提出了一种基于自适应阻尼和零空间投影的遥操作机器人逆运动学求解方法。该方法通过动态加权可操作度与条件数，实时监测奇异状态并自适应调整阻尼因子，实现非奇异区域的高精度轨迹跟踪和奇异区域的运动稳定性；同时，通过零空间投影引入关节构型约束项，抑制穿越奇异区域时关节运动的随机性。实验采用gForcePro肌电臂环作为遥操作设备，控制新松多可GCR7-910协作机器人完成一系列任务。结果表明，所提方法在非奇异区域的轨迹跟踪平均误差(平移误差为9 mm,旋转误差为8×10^-5 rad)低于各种阻尼因子（0.1,0.3,0.5）下的阻尼最小二乘法的误差，且在所有任务中各关节最大速度平均值(49 （°）/s)也低于阻尼最小二乘法的速度，表明该方法在提升遥操作轨迹跟踪精度的同时确保了运动稳定性和关节可控性。

关键词

遥操作机器人 / 逆运动学 / 自适应阻尼 / 零空间投影

基金资助

陕西省重点研发计划资助项目(2023-YBGY-505)