工业机器人运动学和动力学的现状与发展

摘要

机器人的DH参数变换，空间杆件的牛顿—欧拉动力学是工业机器人运动学和动力学的基础， 1968年Pieper的博士论文中用代数方法解逆运动学问题，提出了位置和姿态传动解耦的概念和方法，是现在大量制造的工业机器人的起点。1978年PUMA系列通用工业机器人的诞生可看作是工业机器人的成熟。一般任意布置的空间7连杆机构的反解最多为16个解，是中国学者梁崇高和廖启征取得的，是我们中国人引以自豪的，这个成果现在研究被许多国际专著广泛引用。rn 今后机器人运动学和动力学的发展，或者所谓的机器人科学发展前沿，其运动学方面主要包括：将李群和李代数，旋量理论，辛几何、四元数、神经网络、几何代数等先进数学力学方法用来分析机器人的新构型及其控制。动力学方面主要包括：将哈密顿力学，空间算子代数，变分原理用来分析机器人的动力学及其先进控制方法实现。通过对机器人本质属性的深刻理解，必然将有利于大力推进机器人应用和发展。rn 国内外学术界和产业界已经充分认识到：“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”。“机器代人”已经成为必由之路，人口红利将由机器红利取代。中国机器人大发展时代已经到来。机器人既是一门多学科交叉的科学，也是一种多技术高度集成的技术。机器人既是一类高端技术产品，也是各门类先进制造业行业中不可替代的重要装备。机器人运动学、动力学是机器人创新研发、制造、应用的基础和出发点，机器人运动学和动力学分析的根本目的在于优化机器人机械结构和优化机器人控制。中国学者对机器人科学和技术做出过重要贡献。