基于牛顿—拉夫逊迭代法的6自由度机器人逆解算法

王宪; 杨国梁; 张方生; 丁锋

doi:10.13873/j.1000-97872010.10.039

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基于牛顿—拉夫逊迭代法的6自由度机器人逆解算法

计算与测试 | 更新时间：2025-09-11

- 基于牛顿—拉夫逊迭代法的6自由度机器人逆解算法
- An inverse kinematics algorithm of the general 6-DOF robot based on Newton-Raphson iteration
- 传感器与微系统 2010年29卷第10期页码：116-118+131
- 作者机构：
  
  江南大学通信与控制工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目（60574051）
- DOI：10.13873/j.1000-97872010.10.039
  中图分类号： TP242
- 纸质出版：2010
- 稿件说明：
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[1]王宪,杨国梁,张方生,丁锋.基于牛顿—拉夫逊迭代法的6自由度机器人逆解算法[J].传感器与微系统,2010,29(10):116-118+131.

WANG Xian, YANG Guo-liang, ZHANG Fang-sheng, et al. An inverse kinematics algorithm of the general 6-DOF robot based on Newton-Raphson iteration[J]. 2010, 29(10): 116-118+131.
[1]王宪,杨国梁,张方生,丁锋.基于牛顿—拉夫逊迭代法的6自由度机器人逆解算法[J].传感器与微系统,2010,29(10):116-118+131. DOI： 10.13873/j.1000-97872010.10.039.

WANG Xian, YANG Guo-liang, ZHANG Fang-sheng, et al. An inverse kinematics algorithm of the general 6-DOF robot based on Newton-Raphson iteration[J]. 2010, 29(10): 116-118+131. DOI： 10.13873/j.1000-97872010.10.039.

摘要

为解决一般6自由度旋转关节机器人逆运动学问题

提出了一种用牛顿—拉夫逊迭代法逐次逼近目标位姿的逆解算法。根据正运动学方程建立雅克比矩阵

采用基于豪斯霍尔德的SVD分解求其伪逆来避免雅克比矩阵的奇异性问题

通过建立迭代规则并逐次迭代找到最优的逆运动学单解

实际应用时无需再建立多解取优策略。本算法具有较好的局部快速收敛性

能够达到较好的精度和速度

并在基于ARM9的嵌入式系统上实现了此算法。相应的测试表明:算法实时性能够满足系统要求

可应用于机器人实时控制系统。

Abstract

To resolve the inverse kinematics problem of the general 6-DOF rotary joint robot

an inverse algorithm is proposed

using pseudo-inverse of Jacobian matrix to solve differential movement and using Newton-Raphson iteration to approximate target position.Jacobian matrix is established according to forward kinematics

using SVD decomposition of Householder to avoid the singularity problem.This algorithm has good and fast local convergence

and can achieve higher precision and the ideal speed.The algorithm is realized on an ARM9-based embedded system.The corresponding tests show that the algorithm is real-time which can meet system requirements.It can be applied to real-time robot control system;6 degree of freedom（DOF） rotary joinot

关键词

Keywords

references

基于矩阵分解的一般6R机器人实时高精度逆运动学算法 [J]. 刘松国,朱世强,王宣银. 机械工程学报 . 2008(11)

基于旋转子矩阵正交的6R机器人运动学逆解研究 [J]. 程永伦,朱世强,刘松国. 机器人 . 2008(02)

机器人逆运动学的模拟退火自适应遗传算法 [J]. 金媛媛,秦伟. 机械与电子 . 2007(01)

基于有理数运算的一般6R机器人位置逆解算法 [J]. 于艳秋,廖启征. 机械工程学报 . 2005(03)

一种机器人逆运动学求解的神经网络方法 [J]. 谭营,何振亚,邓超. 电子科技大学学报 . 1998(03)

An efficient neural network method for real-time motion planning with safety consideration [J] . Simon X. Yang,Max Meng. Robotics and Autonomous Systems . 2000 (2)

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