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問(wèn)題來(lái)了，什么是奇異點(diǎn)呢？在其工作空間中存在一些特定點(diǎn)位，這些點(diǎn)會(huì )導致機器人失去一個(gè)或多個(gè)自由度，當機器人末端工具中心點(diǎn)達到或接近這些位置時(shí)，在其運動(dòng)空間中會(huì )出現無(wú)窮解的情況，即使機器人笛卡爾坐標值發(fā)生了很小的變化，也會(huì )導致軸關(guān)節發(fā)生很大的變化，這樣就使得機器人無(wú)法正確的按照軌跡規劃運動(dòng)。因此，在工業(yè)機器人領(lǐng)域將這些點(diǎn)稱(chēng)為機器人奇異點(diǎn)。

而機器人的運動(dòng)學(xué)算法包括正向運動(dòng)學(xué)和逆向運動(dòng)學(xué)。關(guān)節運動(dòng)屬于正向運動(dòng)學(xué)，這一點(diǎn)非常好理解，當你告訴機器人某個(gè)關(guān)節需要運動(dòng)多少度，那機器人會(huì )非常聽(tīng)話(huà)的運動(dòng)到對應的角度。

插補運動(dòng)是機器人逆向運動(dòng)學(xué)算法，也就是機器人根據要求的笛卡爾坐標值，逆向計算出各個(gè)關(guān)節需要運動(dòng)的角度。

因此，要熟練的應用工業(yè)機器人，對工業(yè)機器人奇異點(diǎn)進(jìn)行一定程度地了解是非常有必要的。常見(jiàn)的六軸串聯(lián)工業(yè)機器人會(huì )在三個(gè)位置逆解出無(wú)數個(gè)解的情況，出現三種奇異點(diǎn)，分別為肩關(guān)節奇點(diǎn)、肘關(guān)節奇點(diǎn)和腕關(guān)節奇點(diǎn)。

以上情況會(huì )導致機器人逆向運動(dòng)學(xué)算法逆解的結果相互補償，形成無(wú)數個(gè)解。我們可以從圖中看到，肩關(guān)節奇異和肘關(guān)節奇異位置都在機器人非主要工作區域，一般不會(huì )在調試中出現這樣的姿態(tài)，處理較為簡(jiǎn)單，只要限制機器人作業(yè)范圍，就可輕易地回避。

但是腕部奇異點(diǎn)不同，在機器人工作區域的幾乎所有位置都有可能發(fā)生，其規避方法相對困難，在實(shí)際應用時(shí)，可以利用使末端工具增加一定角度的辦法，避免腕部4軸和6軸中心共線(xiàn)。

因此，了解腕部奇異點(diǎn)的發(fā)生機理，并根據具體情況靈活應對，是確保機械臂穩定運行的關(guān)鍵。在路徑規劃中，要盡量避免機械臂經(jīng)過(guò)奇異點(diǎn)。例如，在焊接任務(wù)中，如果焊接點(diǎn)恰好在機械臂運動(dòng)的路徑點(diǎn)上，我們可以通過(guò)識別末端路徑上的奇異點(diǎn)區域，將焊接板放置在沒(méi)有奇異點(diǎn)的路徑上，就可以最大程度地避免機械臂經(jīng)過(guò)奇異區域，充分發(fā)揮機器人作業(yè)的優(yōu)勢。