基于脊线自修正的蛇形机械臂逆运动学求解

绳索驱动的蛇形机械臂具有超冗余的运动特性，提高了自身的灵活性及避障能力。但由于机械臂存在大量的自由度，这使得其逆运动学求解变得非常复杂，导致难以实现实时运动规划。因此，文中提出了一种新型的蛇形机械臂逆运动学求解方法，通过优化脊线及关节角度求解，实现了机械臂高效和实时的运动规划。首先，搭建了蛇形机械臂运动学模型，建立了蛇形机械臂关节空间与工作空间的映射关系；之后，提出了基于多种群蚁群优化的参考脊线求解策略，并设计了移位修正法确定多任务点脊线的空间构型，减少了脊线复杂求解的计算。此外，通过考虑拟合信息和关节约束，设计了一种结合并行趋近式规则的关节优化调整方法，推导出了蛇形机械臂的关节角度，实现了关节的连续性变化。结果表明：所提出的逆运动学求解方法可以有效降低计算复杂度，保证关节角度的有效性和连续性，以及末端位姿信息的精确性。