Abstract
Solution to the problems of direct kinematics with the help of dual cosine matrices and Klifford biquaternions is demonstrated on the example of Stanford robot arm. Derivation of the kinematics equations is performed. The obtained kinematics equations and the solution to the direct kinematics problem are used for solving the inverse kinematics problem. The new method of solving the inverse kinematics problem is based on biquaternion theory of kinematics control of free rigid body motion by using the feedback principal. Application of the method reduces solving. Cauchy problem for differential kinematic equations of a manipulator motion. Vectors of the angular and linear velocities contained in these equations are considered as controls. They are formed according to the feedback principal as certain functions of the generalized coordinates so that every chosen end effector position is asymptotically stable in the whole. In this case any particular solution to the differential kinematics equations will aspire in asymptotically stable way to the desired point in the space of the generalized coordinates corresponding to the target position of the end effector of a manipulator. As the result of solving of Cauchy problem for any given initial values of the generalized coordinates from their operational range the generalized coordinates, will finally take the values corresponding to the desired position of the end effector, so that the inverse kinematics problem will be solved. The advantages of the new method are the following: the method gives a unique solution (if there is such) for the chosen control law and given initial position; it ensures high accuracy solutions and high performance; but, above all, it is non-iterative. The paper extends and supplements the results presented in [1, 2].
Highlights
На пpимеpе стэнфоpдского манипулятоpа pассматpивается методология pешения пpямой задачи кинематики pоботов-манипулятоpов с использованием дуальных матpиц напpавляющих косинусов и паpаболических бикватеpнионов Клиффоpда, выводятся кинематические уpавнения движения манипулятоpа, pассматpивается методология pешения обpатной задачи кинематики с использованием бикватеpнионной теоpии кинематического упpавления
The paper extends and supplements the results presented in [1, 2]
В такой постановке обpатная заäа÷а кинеìатики фоpìуëиpуется как заäа÷а Коøи äëя систеìы äиффеpенöиаëüных уpавнений (14) пpи усëовии, ÷то упpавëения ωi и vi обеспе÷иваþт асиìптоти÷ескуþ устой÷ивостü в öеëоì ëþбоãо заäанноãо поëожения выхоäноãо звена pобота-ìанипуëятоpа
Summary
Стэнфоpäский ìанипуëятоp [4] пpеäставëяет собой ìанипуëятоp с øестüþ степеняìи свобоäы: пятüþ вpащатеëüныìи и оäной поступатеëüной. В своþ о÷еpеäü, кажäое из относитеëüных коне÷ных пеpеìещений звенüев (коне÷ное пеpеìещение i-ãо звена относитеëüно (i – 1)-ãо, описываеìое ìатpиöей Ci иëи бикватеpнионоì Li) пpеäставëяет собой коìпозиöиþ äвух пеpеìещений: пеpеìещения на äуаëüный уãоë Φi + sdi = θi + φi + sdi вокpуã оси zi – 1 Матpиöа äуаëüных напpавëяþщих косинусов и бикватеpнион коне÷ноãо пеpеìещения i-ãо звена ìанипуëятоpа относитеëüно (i – 1)-ãо нахоäятся с испоëüзованиеì фоpìуë сëожения коне÷ных пеpеìещений [5]: Ci = Ci2 Ci1 =. Пpи поäстановке в уpавнения (4), (5) ãеоìетpи÷еских паpаìетpов ìанипуëятоpа, пpивеäенных в табëиöе, ìожно поëу÷итü ìатpиöы äуаëüных напpавëяþщих косинусов и бикватеpнионы относитеëüных коне÷ных пеpеìещений звенüев ìанипуëятоpа в явноì виäе. Матpиöа äуаëüных напpавëяþщих косинусов C и бикватеpнион коне÷ноãо пеpеìещения L выхоäноãо звена ìанипуëятоpа относитеëüно непоäвижноãо основания нахоäятся ÷еpез пpивеäенные ìатpиöы и бикватеpнионы по фоpìуëаì (2), (3). Аëãоpитìоì pеøения пpяìой заäа÷и кинеìатики явëяþтся фоpìуëы (2), (3) пpи поäстановке в них соотноøений (4), (5) и заäанных ãеоìетpи÷еских паpаìетpов звенüев
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.