如何计算反向运动学

Question

我想知道如何使用反向运动学计算旋转角度.我打算用它来实时制作3D动画.有人知道一些详细介绍特定解决方案的优秀文献吗？

Answer 1

以下资源调查了反向运动学问题的一些常用数值方法:

• Samuel R. Buss.采用雅可比转置,伪逆和阻尼最小二乘法的逆运动学介绍

• 比尔巴克斯特.逆运动学的快速数值方法

• 克里斯威尔曼.关于铰接式图形操纵的逆运动学和几何约束

巴斯的调查可能特别有趣,因为它明确地讨论了多个肢体.

用于动画的IK系统通常必须支持多个可能相互冲突的约束.例如,一个臂可以保持在轨道上,而另一个臂可以到达目标.

• 赵建民和诺曼巴德勒.高度铰接图形的非线性规划逆运动学定位

6 dof工业机器人通常具有封闭式IK解决方案,如Andrew所述,并在例如 Craig:Introduction to Robotics中进行了解释.对于数字动画的更多有用的是7方法自由度类似人类的手臂和腿:

• IKAN:使用分析方法的反向运动学

• Kulpa和Multon.快速逆运动学和动力学求解器,适用于类人形象

Answer 2

来自维基百科:

该ikfast程序可以解决最常见的机器人操纵器的完整解析解并生成C++代码他们.生成的求解器可以覆盖大多数退化情况,并且可以在最近的计算机上以微秒结束.

Answer 3

你可以看看：

• 应用机器人理论：运动学、动力学和控制（第二版）作者：Reza N. Jazar。还不错，但在我看来，雅可比行列式的计算覆盖得很差。
• 机器人技术：建模、规划和控制 Bruno Siciliano。这本书也很棒，很好地涵盖了雅可比计算的实现。
• 自动机器和机器人的轨迹规划，作者：Luigi Biagiot。也是非常有帮助且写得很好的书。

另请参阅 https://github.com/kirillv/cpp-inverse-kinematics-library它显示了 C++ 中的一些算法（Jacobian Transpose 、 Jacobian Pseudoinverse 、 DLS），并解决了 DH 中描述的机器人的 IK 问题。

Answer 4

托马斯·凯恩是世界动力学领域的权威之一。我强烈推荐他的“动力学”文本，但这不适合胆小的人或数学能力弱的人。