Geometric interpretation of the general POE model for a serial-link robot via conversion into D-H parameterization

要約

シリアルリンク ロボットの運動学をモデル化する際には、指数積 (POE) 式の人気が高まっていますが、ロボットの幾何学的な解釈が直観的で簡潔であるため、デナビット-ハーテンバーグ (D-H) 表記法が依然として最も広く使用されています。
この論文は、POE モデルを、直列リンクを構築するための 3 つの基本的な 1 自由度下部ペア関節の完全なセットである、回転関節、角柱関節、およびヘリカル関節を備えたロボットの D-H モデルに自動的に変換する解析ソリューションを開発しました。
ロボット。
開発された変換アルゴリズムは、識別のために D-H モデルを POE モデルに変換し、その後補償のために D-H モデルに戻す必要がある校正などのアプリケーションで使用できます。
この論文で証明された 2 つのモデルの同等性は、運動学的パラメーターの識別可能性の分析にも役立ちます。
一般的な POE モデルで識別可能なパラメータの最大数は 5h+4r +2t +n+6 であることがわかります。ここで、h、r、t、n はそれぞれ、ヘリカル、回転、プリズム、および一般ジョイントの数を表します。
。
また、D-H モデルにおけるベースフレームとツールフレームの識別可能性は、以前に想定されていた任意の 6 つのパラメータではなく制限されていることが示唆されます。

要約(オリジナル)

While Product of Exponentials (POE) formula has been gaining increasing popularity in modeling the kinematics of a serial-link robot, the Denavit-Hartenberg (D-H) notation is still the most widely used due to its intuitive and concise geometric interpretation of the robot. This paper has developed an analytical solution to automatically convert a POE model into a D-H model for a robot with revolute, prismatic, and helical joints, which are the complete set of three basic one degree of freedom lower pair joints for constructing a serial-link robot. The conversion algorithm developed can be used in applications such as calibration where it is necessary to convert the D-H model to the POE model for identification and then back to the D-H model for compensation. The equivalence of the two models proved in this paper also benefits the analysis of the identifiability of the kinematic parameters. It is found that the maximum number of identifiable parameters in a general POE model is 5h+4r +2t +n+6 where h, r, t, and n stand for the number of helical, revolute, prismatic, and general joints, respectively. It is also suggested that the identifiability of the base frame and the tool frame in the D-H model is restricted rather than the arbitrary six parameters as assumed previously.

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