机器人运动学

关节运动是指机器人通过调整各个关节的角度或位置来实现的运动。每个关节都负责执行旋转或移动，从而使整个机器人末端工具达到期望的位置。

直线运动是指机器人末端工具在直线路径上的运动。与关节运动不同，直线运动是通过沿直线路径移动机器人末端工具来实现的。

相对移动是一种描述目标点位置的方式。与直接指定目标点在空间中的绝对位置不同，相对移动通过定义目标点相对于某个基准点（如当前位置或参考坐标系）的偏移量来确定目标位置。

正运动学是根据已知的机器人各关节角度，计算出末端工具（TCP）的空间位姿的过程。在已知各个关节角度的情况下，通过代入机器人构型公式（包含各连杆长度、关节零位和旋转方向等参数），即可唯一确定工具位姿。

在路径规划或运动控制中，若系统以关节角的形式发送运动指令，机器人可直接按照关节角执行运动，因此运动结果与规划结果严格一致。

逆运动学是根据已知的末端工具位姿（目标点位置与姿态），反求机器人各个关节角度的过程。由于已知量少于未知量，逆运动学通常存在多解，即不同的关节角组合可能对应相同的工具位姿。

在使用工具位姿进行通信或控制时，机器人控制器需要自行求解逆运动学，因此可能出现机器人实际运动路径与 Mech-Viz 规划结果不一致的情况，从而导致运动偏差或碰撞。

然而，在实际应用中，工具位姿仍被广泛使用，主要原因包括：

为避免逆运动学多解导致的机器人姿态与 Mech-Viz 规划不一致问题，部分机器人厂家在机器人运动指令中提供了轴配置参数。

轴配置通常包括 4 个额外参数：其中 3 个参数用于限定机器人第 1、4、6 轴的角度范围；另一个参数用于指定第 2、3 轴的姿态类型。通过为逆运动学求解添加边界条件，可有效过滤多解情况，使求解结果与规划姿态保持一致。

根据出现位置与原因，机器人奇异点通常可以分为以下类型：

在实际工业应用中，最常见的奇异点发生场景是六轴球腕机器人 4 轴和 6 轴接近同轴且进行直线运动时。

六轴球腕机器人在运动过程中存在固有奇异点。为降低奇异点发生的风险，可采用以下方案解决：

此外，Mech-Viz 支持在路径规划过程中自动检测潜在奇异点，有关奇异点检测的方法，请参考奇异点检测。