SCARA、通用6轴机器人奇异点位置与问题分析

机器人奇异点位置是避不开的话题。机器人在奇异点附近进行笛卡尔空间规划（如直线、圆弧等）会出现异常。机器人中，一般分为：顶部奇异点（肩关节奇异点）、延伸奇异点（肘关节奇异点）、腕部奇异点（腕关节奇异点）。在奇异点附近，需要对机器人运动学中机器人的运动学进行区别对待。

1、顶部奇异点

当腕关节中心（关节4、5、6的旋转轴汇交的一点）的位置位于第一关节轴线的上方时，该位置称为机器人的顶部奇异点。处于该位置时，首先第一关节的会有无穷多解；其次容易造成关节1和关节4瞬间旋转180°；最后还有更为特殊情况：在该位置时，同时第六关节的轴线如何与第一轴轴线重合，这种情况1和6轴轴线重合。

2、延伸奇异点

当J2-J3延长线经过腕关节中心点时机器人处于延伸奇异点。机器人端点的速度不是任意的了，你只能产生某个方向上的速度。这种奇异点属于边界奇异点。

3、腕部奇异点

当4轴与6轴平行，即5轴关节值为0附近时机器人处于腕部奇异点。

奇异点的数学解释

雅可比矩阵不满秩的关节位置，称为机器人的奇异位置。简而言之是不满秩意味着存在线性相关，矩阵不可逆。与此同时，有以下几个特殊的特点。

1. 在奇异点，机器人可能在某些方向不能运动。而这常意味着对应于机器人工作空间的边界。
2. 在奇异点附近，空间的微笑速度对应着关节无穷大速度。