機器人奇異點

1、.產(chǎn)生的結(jié)果如下：? 機械臂自由度減少，從而無法實現(xiàn)某些運動? 某些關(guān)節(jié)角速度趨向于無窮大，導致失控? 無法求逆運算當機器人以笛卡爾坐標系運動時，經(jīng)過奇點，某些軸的速度會突然變得很快，TCP點的路徑速度會顯著減慢。因此，應(yīng)避免機器人的軌跡經(jīng)過奇點附近。如何產(chǎn)生奇異點（singularity）說到奇異點的產(chǎn)生就不得不提一下的Gimbal Lock2.如下圖， 飛機內(nèi)部的陀螺儀有三個旋轉(zhuǎn)的自由度，假設(shè)三個圈會隨著飛機的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的軸線如上圖：當其中 pitch 角向上達到 90°時，其中一個圈與原本水平的圈在這一瞬間發(fā)生了重合，從而減少了一個自由度。'.當然，飛機的旋轉(zhuǎn)并沒

2、有真的被LOCK 了，依然可以運動。相同的情況同樣可以發(fā)生在機器人上：6 軸串聯(lián)關(guān)節(jié)機器人有三種奇點：腕部奇點，肩部奇點，肘部奇點。腕部奇點發(fā)生在 4 軸和 6 軸重合 (平行 )時。肩部奇點發(fā)生在腕部中心位于 1 軸旋轉(zhuǎn)中心線時。肘部奇點發(fā)生在腕部中心和2 軸 3 軸一條線 。4 軸和 6 軸產(chǎn)生奇異點 (wrist singularity)下圖中的六軸機器人， 四軸和六軸相交 3（大部分機器人四軸和六軸都會相交，所以很多機器人都會存在這種奇異點,這玩意跟機器人的品牌無關(guān)，只和結(jié)構(gòu)有關(guān)）.'.機器人的五軸與四軸和六軸的軸線相交，因此，機器人四，五,六三個軸便形成了上面提到的Gimba

3、l Lock.當五軸旋轉(zhuǎn)到某個角度時，比如下面這個角度（所有的關(guān)節(jié)角度都是0°），四軸和六軸共線，奇異在此發(fā)生。因此，在某系機器人仿真軟件里，比如說ABB 的 robotstudio，當你打開機器人模型的時候，機器人的五軸會是這樣的：'.耷拉著小腦袋真不是為了賣萌，而是為了避開奇異點。除了這種奇異點，還有其他兩種：二、 1 軸和 6 軸奇異點 (Alignment singularity)'.三、當機器人的2 軸和 3 軸產(chǎn)生奇異點 (Elbow singularity)比如在當前的姿態(tài)下，機器人的端點可以產(chǎn)生的速度是由兩個速度合成的：v1 和 v2.v1是由于第一個

4、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)產(chǎn)生的;v2是由于第二個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)產(chǎn)生的;圖（ a ）圖（ b）可以看到圖（ a ）中兩個速度矢量 v1 和 v2 在平面上沒有共線，它們是獨立的、不共線的，我們是可以通過調(diào)整 v1 和 v2 的大小來得到任意的合速度的（大小和方向）。但是，當機器人處于圖（ b ）這個姿態(tài)的時候：這個情況很直接，無論你怎樣改變 v1 和 v2 的大小，你都只能合成出和 v1 （ v2 ）方向相同的速度。這就意味著你的機器人端點的速度不是任意的了，你只能產(chǎn)生某個方向上的速度。這樣機器人就奇異了。在機器人控制上來說，就意味著，你一旦奇異了，你就不能隨意控制你的機器人朝著你想要的方向前進了。這也就是前面所謂的自由度退化、逆運動學無解。'.解決辦法：1.