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摘要
香蕉采摘机器人要在各采样时刻根据果柄夹持机构的目标位置和姿态求得4个自由度的逆运动学解，其底座转角和末端转角可根据几何关系求得解析解，但水平位移和垂直位移因相互耦合呈非线性关系，难以通过解析法求得逆运动学解，故提出一种基于牛顿迭代法的香蕉采摘机器人逆运动学数值求解方法。首先根据采摘机器人的机械结构和几何关系，建立由4个自由度表示果柄夹持机构位置和姿态的正运动学模型，再据此构造水平位移和垂直位移2个自由度满足的方程组，并求出其雅可比矩阵的逆矩阵，然后利用牛顿迭代算法根据果柄夹持机构的目标位置和姿态求得水平位移和垂直位移的逆运动学解。试验结果表明：该方法求得采摘机器人底座转角和末端转角的逆解无误差。而对于水平位移和垂直位移的逆解，当果柄夹持机构取单个任意的目标位置和姿态，且牛顿迭代初值取固定初始位姿时，2次迭代的逆解误差小于0.1 mm, 3次迭代的逆解无误差；当果柄夹持机构取连续运动中各采样时刻的目标位置和姿态，且牛顿迭代初值取上一采样时刻的逆解时，只需1次迭代即可得到高精度的逆解。
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单位仲恺农业工程学院; 机电工程学院; 自动化学院
