关键词：凿岩机器人;冗余自由度;Paden-Kahan子问题;运动学逆解;流形
摘 要：针对一款位姿强耦合的七自由度凿岩机械臂，提出一种基于旋量理论和微分流形理论的逆运动学求解算法。利用Paden-Kahan子问题和几何法得到该冗余机械臂的全部逆解。由于冗余关节的存在，通过末端执行器所需位姿进行求解可以得到无穷组关节逆解，其呈现出光滑流形结构，根据自运动流形的特点，将其分别映射到位置关节空间和姿态关节空间。随后根据实际作业需要，建立多目标优化泛函，对机械臂的解空间进行优化，得到优化解流形。最后针对优化解流形的一组关节逆解进行五次多项式轨迹规划。结果表明：选取的最优解使凿岩机械臂在整个定位过程中运动稳定，位姿误差较小，从而验证了逆运动学解法和优化流形的正确性。
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