基于QR分解的冗余度机械臂雅可比矩阵求逆方法.PDF

软件2013年第34卷 第 11期 S0FTWARE 国际IT传媒品牌 基于QR分解的冗余度机械臂雅可比矩阵求逆方法 术 韩亮亮，叶平，孙汉旭，吉雪 (北京邮电大学自动化学院，北京 100876) 摘 要：针对冗余度机械臂在轨操作实时性的需求，提出一种基于QR分解的冗余度机械臂雅克比矩阵求逆方法。根据具体的 冗余度机械臂的构型特点，将运动学逆解过程划分为多个模块，采用修正施密特QR分解方法计算机械臂雅可比矩阵的伪逆，利用 硬件描述语言在FPGA上对各个模块进行了实现。以机械臂直线运动为例，通过仿真实验与利用Madab解算的方法进行 了对比， 并研究了定点数长度对硬件资源和误差的影响。实验结果验证了所提出雅克比矩阵求逆方法的可行性及有效性。 关键宇：冗余度机械臂；QR分解；雅可比矩阵；FPGA 中图分类号：TP242 文献标识码：A DOI：10．3969／j．issn．1003—6970．2013．11．020 本文著录格式：[1]韩亮亮，叶平，孙汉旭．基于QR分解的冗余度机械臂雅可比矩阵求逆方法 卟软件，2013，34(11)：64—66 AJacobianMatrixInversionMethodforRedundantRoboticManipulatorBaseonQR Decomposition HAN Liang—liang，YEPing，SUN Hart—XU，JIXue utomationschoolBefiingUniversityofPostandTelecommunication，Bering10087~China) [Abstract]Accordingtorea1．timerequirementsoftheredundantroboticmanlyulaotrmission，aiacobianmatrixinversionMethod forhteredundantroboticmanipulatorbaseonQRdecompositionisproposed．Onhtebasisoftheconfigurmioncharacteristicsofredundant spaceroboticmanipulator，theprocessesofkinematicsinversesolutionaredividedintoseveralmodules，htepseudo·inverseofjacobian matrixiscomputedbymodifiedschmidtQRdecomposition．Meanwhile，eachmoduleisimplementedbyhardwaredescriptionlanguage onFPGA．Takehtelinearmotionofspaceroboticmanipulatorasanexample，thismethodandhtemethodwhichusingMatlabot slove areconrtastedinhtesimulatedexperiments．M eanwhile，fix-pointmedianimpactonerrorandresourcesisstudied．Thefeasibilityand effectivenessofhteiacobianmatrixinversionmethodareverifiedbysimulationandexperiment． [Keywords]redundantroboticmanipulator；QRdecomposition；Jacobianmatrix；FPGA 0引言 机械臂的发展趋势。本文针对具体的七 自由度空间机械臂构型 】， 利用修正施密特QR分解求逆 的方法推导出可以在FPGA上 空间机械臂是一种通用机械、电气、自动控制、计算机视