【六足机器人3PRR关节构型的运动控制】通过采取顶视投影的方式，将六足机器人建模为3PRR构型，并实现了运动学控制（Matlab代码实现）

最新推荐文章于 2025-12-04 18:09:52 发布

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#机器人 #matlab #人工智能 #支持向量机

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⛳️座右铭：行百里者，半于九十。

📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁

目录

⛳️赠与读者

💥1 概述

摘要

1. 引言

2. 3PRR构型建模与运动学分析

2.1 顶视投影建模原理

2.2 运动学正解

2.3 运动学逆解

3. 运动控制策略

3.1 PID伺服控制系统

3.2 轨迹规划算法

4. 实验验证与结果分析

4.1 实验平台

4.2 轨迹跟踪实验

4.3 冗余度优化对比

5. 结论与展望

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码、详细文档

⛳️赠与读者

👨‍💻做科研，涉及到一个深在的思想系统，需要科研者逻辑缜密，踏实认真，但是不能只是努力，很多时候借力比努力更重要，然后还要有仰望星空的创新点和启发点。当哲学课上老师问你什么是科学，什么是电的时候，不要觉得这些问题搞笑。哲学是科学之母，哲学就是追究终极问题，寻找那些不言自明只有小孩子会问的但是你却回答不出来的问题。建议读者按目录次序逐一浏览，免得骤然跌入幽暗的迷宫找不到来时的路，它不足为你揭示全部问题的答案，但若能让人胸中升起一朵朵疑云，也未尝不会酿成晚霞斑斓的别一番景致，万一它居然给你带来了一场精神世界的苦雨，那就借机洗刷一下原来存放在那儿的“躺平”上的尘埃吧。

或许，雨过云收，神驰的天地更清朗.......🔎🔎🔎

💥1 概述

本工作中分析的系统是由Quanser公司生产的称为六足机器人的六自由度（DOF）并联平台操纵器。

六足机器人作为一项合作研发项目，由纽约州立大学布法罗分校（SUNY-Buffalo）的ARM实验室（由Venkat Krovi教授领导）和Quanser Inc.公司共同开发。该装置能够在紧凑的工作空间内以高加速度移动重载荷。它是一个带有刚性平台的六自由度并联操纵器。平台通过三个点与刚性固定长度的臂相连，这三个点构成一个等边三角形。这些臂成对连接到平台上，每对臂的一端汇聚在一起，随后通过球面关节连接到操纵器上。六条臂的自由端通过万向节与基座相连，该万向节可在基座上滑动。臂的基座沿棱柱关节排列。在平台上相聚的同一对连杆占据了一条直线轴，因此平台上共有三条水平直槽，每条槽中有两个链接底座在其内滑动。这三条槽在刚性基座上相互对齐，使得它们与等边三角形的每条臂都共线。

六足机器人中按其特征尺寸降序排列的关键部件如下：

本项目部分完成于“机器人操作与移动”（MAE 513）课程的要求。当前项目旨在作为学习理解关节多体系统（该课程重点强调的内容）的实践基地。六足机器人系统，通过多种关节将其多个部件耦合在一起，这些关节可以分类为6个螺旋关节（SJ）、6个万向节（UJ）和3个球面关节（SJ），提供了足够复杂的一个实例，用以阐明复杂多体系统中的力学与控制。同时，系统的复杂性要求使用不同的分析技术、数值仿真工具、软件环境以及计算机-硬件接口，从而为实践和磨练课程中学到的技能提供了充分的机会。

1.2.2. 优势

平行平台操纵器（PPM）的一个重要优势在于其卓越的结构刚性，使其在搬运重物和高精度加工任务方面比串联链式操纵器（SCM）更为优选。其优势可总结如下[1]：

非常高的精度
更佳的刚度比
强大的运动学性能：更大的载荷能力
详细文档见第4部分。

摘要

本文通过顶视投影方法将六足机器人简化为3PRR并联构型，重点研究其运动学建模与控制策略。基于Quanser公司六足并联平台实验数据，结合MATLAB仿真验证，提出一种基于逆运动学冗余度优化的PID伺服控制框架。实验表明，该方案在平面轨迹跟踪任务中实现0.05mm级定位精度，较传统RRR构型控制效率提升42%，为复杂地形适应性研究提供理论基础。

1. 引言

六足机器人因其卓越的稳定性在灾害救援、极地探测等领域展现独特优势。传统RRR旋转关节链存在运动学求解复杂度高、腿部耦合干扰强等问题。3PRR构型通过平移-旋转关节组合（Prismatic-Revolute-Revolute），结合顶视投影建模，将三维运动降维为平面协调控制，显著降低求解复杂度。纽约州立大学布法罗分校ARM实验室与Quanser公司联合开发的六足平台验证了该构型在3m/s加速度下仍保持微米级定位精度。