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。 Introduction to Inverse Kinematics with Jacobian Transpose, Pseudoinverse and Damped Least Squares methods

• Bill Baxter。 Fast Numerical Methods for Inverse Kinematics

• Chris Welman。 Inverse Kinematics and Geometric Constraints for Articulated Figure Manipulation

巴斯的调查可能特别有趣，因为它明确地讨论了多个肢体。

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，一只手臂可以固定在导轨上，而另一只手臂可以伸向目标。

• 赵建民和诺曼巴德勒。 Inverse Kinematics Positioning Using Nonlinear Programming for Highly Articulated Figures

6 dof 工业机器人通常具有封闭形式的IK解决方案，如Andrew所述并在例如 Craig: Introduction to Robotics中解释。对于数字动画更有用的是7 dof 人类手臂和腿的方法：

• IKAN: Inverse Kinematics using ANalytical Methods

• Kulpa和Multon。 Fast inverse kinematics and kinetics solver for human-like figures

Answer 2

来自维基百科：

  

ikfast程序可以解决问题   最常见的分析解决方案   机器人操纵器并生成C ++   他们的代码。生成的求解器   涵盖大多数堕落的案件，并且可以   最近以微秒结束   计算机。

Answer 3

你可以看一下：

• 应用机器人理论：运动学，动力学和控制（第2版），作者：Reza N. Jazar。不错，但在我看来雅各比的计算被严重覆盖。
• 机器人：建模，规划和控制Bruno Siciliano。这本书也很好，并且很好地涵盖了雅可比计算。
• Luigi Biagiot对自动机器和机器人的轨迹规划。也是非常有帮助和写得很好的书。

另外看看 https://github.com/kirillv/cpp-inverse-kinematics-library它在C ++中显示了一些算法（Jacobian Transpose，Jacobian Pseudoinverse，DLS），并为DH中描述的机器人解决了IK。

Answer 4

托马斯凯恩是世界动态权威之一。我高度推荐他的"Dynamics"文本，但这不适合胆小的人或数学上的弱者。