1. 研究目的与意义（文献综述）

1 目的及意义

1.1 研究背景及意义

机器人是一种能够对其进行编程并在自动控制下执行特定操作和移动作业任务的机械装置^【1】。机器人技术是21世纪一项非常重要的技术，涉及的学科有材料学科、传感器技术、自动控制技术、计算机技术、通信技术、人工智能^【2】、仿生学等诸多学科，发展机器人技术对我国能源的开发和有限资源的利用，以及对于制造业、航空航天业都有很大的帮助；且机器人研究和应用水平是反映一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人从诞生到现在，随着计算机技术、网络技术等的高速发展，世界上各种先进机器人系统有了长足的进步，如智能机器人和仿人机器人。

仿人机器人是当前机器人研究热点，其研发的最终目的是服务于人类，机械臂目标操作作业的实现可以帮助仿人机器人更好地服务于人类，因此手臂机构设计是机器人研发的关键技术。常见的机械臂（如puma560）大多是六自由度，可以到达工作空间范围内的任意位置。但是六自由度机械臂的自由度数目和末端位姿参数数目相同，在末端位姿确定的状态下，只有有限的关节位置与其对应。当机械臂周围存在障碍或者处于奇异位置时，机械臂只能进行有限的调整。冗余机械臂由于机械臂的自由度数目大于末端位姿参数数目，关节空间存在着无数组解与目标末端位姿对应。采用具有冗余特性的机械臂相比于非冗余机械臂，有着许多优点和特性。冗余机械臂能够增加工作空间的灵活性和实用性^【3】，还可以实现避障^【4】、容错^【5】和关节力矩优化^【6】等功能。

机器人手臂作为主要的执行机构，除了要保证其功能的完整性和控制系统的稳定性外，由于操作环境的特殊性，需要对机器人的仿人手臂进行研究。机器人运动学是机器人位置控制的基础，研究机器人运动学的求解，能够保证机械臂在控制过程中的位置的准确性。

2. 研究的基本内容与方案

2．基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1基本内容

2.1.1研究对象

本研究基于的平台是baxter仿人形冗余双臂机器人。baxter机器人是在2012年9月由rethinkrobotics公司研发的一款工业机器人。它由7个自由度的柔性双臂、lcd显示屏的头部、动画式的面部、两个自由度的颈部关节、集成一体化的相机、声呐以及关节角度传感器和可移动平台等组成^【34】，如图所示。baxter机器人采用独立的直流电机驱动机械臂的每个关节，前4个自由度用于调整手臂末端位置和关节轨迹的优化，后3个自由度主要用于末端姿态的调整。

2.1.2研究内容

3. 研究计划与安排

3．进度安排

（1）01-03周：文献查阅与调研时间，撰写文献综述报告和开题报告。

（2）04-07周：完成外文文献的翻译工作，整理baxter机器人d-h参数，画出机械臂d-h坐标系，进行正运动学解算。

（3）08-11周：完成机器人关键机构的建模，采用臂形角参数化方式求解机械臂的逆运动学，并将求解结果在matlab中进行仿真验算。

4. 参考文献（12篇以上）

4．参考文献

[1] 蔡自兴.机器人学[m].北京：清华大学出版社，2000.

[2] 马江.六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真[d].北京：北京林业大学，2009.

[3] zanganehk e, angeles j. mobility and position analyses of a novel redundant parallelmanipulator[c]//robotics and automation, 1994. proceedings., 1994 ieeeinternational conference on. ieee, 1994: 3049-3054.