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🔥 内容介绍

在机器人技术不断发展的当下，6 自由度连续介质机器人凭借其独特的结构和运动特性，在诸多领域展现出巨大的应用潜力，如医疗手术、工业检测、空间探索等。灵巧度作为衡量机器人操作能力的关键指标，对于评估机器人在复杂任务中的表现至关重要。本文将对三台 6 自由度连续介质机器人的灵巧度展开深入分析，为其优化设计与实际应用提供理论支持。

6 自由度连续介质机器人概述

连续介质机器人模仿生物的连续体结构，摒弃了传统机器人的离散关节，具有高度的灵活性和柔顺性。6 自由度则赋予机器人在三维空间中进行复杂运动的能力，包括沿三个坐标轴的平移和绕三个坐标轴的旋转。

这三台机器人虽都具备 6 自由度，但在结构设计、材料选用以及驱动方式上存在差异。例如，机器人 A 可能采用柔性材料和液压驱动，机器人 B 或许运用形状记忆合金和电机驱动，而机器人 C 则可能使用智能复合材料与气动驱动。这些差异直接影响着机器人的运动性能和灵巧度表现。

灵巧度评价指标

雅可比矩阵与灵巧度椭球

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

function cfg = Config (s1, phi2, kappa2, s2, phi3, kappa3, s3, Ntheta, Nh, deltaX, deltaZ)

%Config Calculate the configuration of the tip of the robot

%

% cfg = Config (s1, phi2, kappa2, s2, phi3, kappa3, s3, Ntheta, Nh, deltaX, deltaZ)

% s1: curve length of the first segment

% phi2: angle of the second segment

% kappa2: curvature of the second segment

% s2: curve length of the second segment

% phi3: angle of the third segment

% kappa3: curvature of the third segment

% s3: curve length of the third segment

% Ntheta: number of intervals for theta

% Nh: number of intervals for h

% deltaX: interval of position X

% deltaZ: interval of position Z

% cfg: [xx, z, theta, psi] - the index of the tip point in terms of

% position and orientation, after discretization of the workspace

g = ForwardKinematics(s1, phi2, kappa2, s2, phi3, kappa3, s3);

x = g(1, 4); y = g(2, 4); z = g(3, 4);

xx = sqrt(x^2 + y^2);

alpha = atan2(y, x);

oz1 = g(1, 3); oz2 = g(2, 3); oz3 = g(3, 3);

theta = atan2(oz2, oz1) - alpha;

theta = atan2(sin(theta), cos(theta));

xx = floor(xx / deltaX);

z = floor(z / deltaZ);

theta = floor(theta / (2 * pi / Ntheta)) + 0.5;

psi = floor(oz3 / (2 / Nh)) + 0.5;

if psi > Nh / 2

psi = Nh / 2 - 0.5;

end

cfg = [xx, z, theta, psi];

🔗 参考文献

Liao Wu, Ross Crawford, Jonathan Roberts. Dexterity analysis of three 6-DOF continuum robots combining concentric tube mechanisms and cable driven mechanisms. IEEE Robotics and Automation Letters. 2017, 2(2): 514-521

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