机器人奇异点

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1、..-产生的结果如下：·机械臂自由度减少，从而无法实现某些运动·某些关节角速度趋向于无穷大，导致失控·无法求逆运算当机器人以笛卡尔坐标系运动时，经过奇点，某些轴的速度会突然变得很快，TCP点的路径速度会显著减慢。因此，应防止机器人的轨迹经过奇点附近。如何产生奇异点〔singularity〕说到奇异点的产生就不得不提一下的GimbalLock[2].如下列图，飞机内部的陀螺仪有三个旋转的自由度，假设三个圈会随着飞机的旋转而旋转，旋转的轴线如上图：-.word.zl-..-当其中pitch角向上到达90°时，其中一个圈与原本水

2、平的圈在这一瞬间发生了重合，从而减少了一个自由度。当然，飞机的旋转并没有真的被LOCK了，依然可以运动。一样的情况同样可以发生在机器人上：6轴串联关节机器人有三种奇点：腕部奇点，肩部奇点，肘部奇点。腕部奇点发生在4轴和6轴重合(平行)时。肩部奇点发生在腕部中心位于1轴旋转中心线时。肘部奇点发生在腕部中心和2轴3轴一条线。4轴和6轴产生奇异点(wristsingularity)下列图中的六轴机器人，四轴和六轴相交[3]〔大局部机器人四轴和六轴都会相交，所以很多机器人都会存在这种奇异点,这玩意跟机器人的品牌无关，只和构造有关〕

3、.-.word.zl-..-机器人的五轴与四轴和六轴的轴线相交，因此，机器人四，五,六三个轴便形成了上面提到的GimbalLock.当五轴旋转到某个角度时，比方下面这个角度〔所有的关节角度都是0°〕，四轴和六轴共线，奇异在此发生。因此，在某系机器人仿真软件里，比方说ABB的robotstudio，当你翻开机器人模型的时候，机器人的五轴会是这样的：-.word.zl-..-耷拉着小脑袋真不是为了卖萌，而是为了避开奇异点。除了这种奇异点，还有其他两种：二、1轴和6轴奇异点(Alignmentsingularity)-.word

4、.zl-..-三、当机器人的2轴和3轴产生奇异点(Elbowsingularity)比方在当前的姿态下，机器人的端点可以产生的速度是由两个速度合成的：v1和v2.v1是由于第一个旋转关节产生的;v2是由于第二个旋转关节产生的;图〔a〕图〔b〕可以看到图〔a〕中两个速度矢量v1和v2在平面上没有共线，它们是独立的、不共线的，我们是可以通过调整v1和v2的大小来得到任意的合速度的〔大小和方向〕。但是，当机器人处于图〔b〕这个姿态的时候：这个情况很直接，无论你怎样改变v1和v2的大小，你都只能合成出和v1〔v2〕方向一样的速度。

5、这就意味着你的机器人端点的速度不是任意的了，你只能产生某个方向上的速度。-.word.zl-..-这样机器人就奇异了。在机器人控制上来说，就意味着，你一旦奇异了，你就不能随意控制你的机器人朝着你想要的方向前进了。这也就是前面所谓的自由度退化、逆运动学无解。解决方法：1.在规划路径中尽可能的防止机器人经过奇异点。2.结合机器人运动学，优化机器人反解算法，确保在奇异点附近伪逆解的稳定性。-.word.zl-