全并联机械臂的工作模态与方面

本文旨在表征并联机械臂在工作空间和关节空间中的“方面”（aspect）概念。与串联机械臂相反，并联机械臂不仅可能存在多个逆运动学解，还可能存在多个正运动学解。本文重新定义了最初为串联机械臂引入 [Borrel 86] 并随后为仅有一个逆运动学解的并联机械臂重新定义 [Wenger 1997] 的“方面”概念，将其推广至一般的全并联机械臂。在关节速率矢量与笛卡尔速度矢量之间的运动学关系中出现了两个雅可比矩阵，分别称为“逆运动学”矩阵和“正运动学”矩阵。对这些矩阵的研究允许分别定义并联奇异性和串联奇异性。引入“工作模态”（working modes）概念以区分不同的逆运动学解。因此，我们可以找出工作空间和关节空间中不含奇异点的区域。本研究的应用包括机械臂工作空间的可动性分析以及路径规划与控制。本文以 RR-RRR 平面并联机械臂为例说明了该研究。