1.  簡(jiǎn)介

機(jī)器人奇異點(diǎn)是指機(jī)器人在特定姿態(tài)或關(guān)節(jié)位置下，其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型出現(xiàn)數(shù)學(xué)矛盾，導(dǎo)致無(wú)法通過(guò)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算得到唯一解或可控解的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象源于機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何約束和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的退化，可能引發(fā)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定、關(guān)節(jié)速度突變或自由度喪失等問(wèn)題。

奇異點(diǎn)時(shí)針對(duì)機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)MOVEL時(shí)機(jī)器人不可到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)，使用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)MOVJ時(shí)沒(méi)有不會(huì)發(fā)生奇異。

1 腕部奇異點(diǎn)

? 觸發(fā)條件：機(jī)器人手腕的J4軸與J6軸共線（如J5軸角度為0°）如圖1；

? 表現(xiàn)：手腕關(guān)節(jié)（J4/J6）突然高速旋轉(zhuǎn)，工具方向失控；

如何避免：

? 編程時(shí)保持J5軸角度≠0°（例如設(shè)為±15°）

圖1

2 肘部奇異點(diǎn)

?  觸發(fā)條件：機(jī)器人手臂完全伸直或過(guò)度彎曲（腕部中心點(diǎn)與J2、J3軸線構(gòu)成直線）如圖2；

?  表現(xiàn)：肘部關(guān)節(jié)速度激增，末端運(yùn)動(dòng)停滯；

如何避免：

? 避免J2、J3軸完全伸直（180°）或過(guò)度彎曲

圖2

3 肩部奇異點(diǎn)

? 觸發(fā)條件：關(guān)節(jié)J5和關(guān)節(jié)J6交點(diǎn)在過(guò)關(guān)節(jié)J1軸線且平行關(guān)節(jié)J2軸線的平面內(nèi)時(shí)，會(huì)發(fā)生肩部奇異，如圖3；

? 表現(xiàn)：J1和J6軸劇烈耦合旋轉(zhuǎn)，路徑偏離；

如何避免：

? 傾斜安裝機(jī)器人基座（偏移基坐標(biāo)系）;

? 調(diào)整工具坐標(biāo)系，使TCP偏離J1軸線;

圖3

3.  常見(jiàn)問(wèn)題解答

? 機(jī)器人盡量避免在奇異點(diǎn)附近使用直線運(yùn)動(dòng)

? 機(jī)器人進(jìn)入奇異點(diǎn)時(shí)需要使用關(guān)節(jié)坐標(biāo)將機(jī)器人移出奇異點(diǎn)