柔性关节超冗余机械臂中由腱长度计算正向静力学

超冗余腱驱动机械臂比传统机械臂提供了更高的柔顺性和灵活性。控制此类机械臂的一种常见方法是调整腱长度，这是一个易于获取的控制参数。当运动学构型能代表真实操作条件时，该方法效果良好。然而，当处理受重力影响的较大尺寸机械臂时，必须求解静力学问题，此时以腱力作为输入，并采用从构型空间到腱长度的映射。或者，可以使用机械臂姿态的测量值来迭代调整腱长度，以达到期望的姿态。因此，要么需要张力测量，要么需要机械臂的状态估计，而这两者并不总是能准确获取。在此，我们通过将缆绳张力与长度协调作为系统正向静力学求解的输入，提出了一种解决方案。我们针对具有弹性关节的腱驱动多段超冗余机械臂开发了一种基于旋量的公式，并引入了一种正向静力学迭代求解方法，该方法等效地使用腱长度或张力作为输入。该策略首先使用传统的张力输入进行了实验验证，随后展示了仅使用腱长度时该方法的有效性。结果证实了在静态条件下仅使用运动学输入进行开环控制的可能性，从而规避了超冗余系统张力测量和状态估计的一些实际问题。