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1. IK 是什么

正运动学 FK:θ → 末端位姿,是单向的、好算的。
逆运动学 IK:末端位姿 → θ,反过来解一个非线性方程组——通常欠定或过定,这正是它比 FK 麻烦的根源。

FK : θ ──▶ p
IK : p ──▶ θ   (multi / singular / unreachable)

右图中红色十字就是末端目标——拖它,机械臂会用阻尼最小二乘 DLS 一步一步把末端追过去。

为什么要 IK

机器人任务(抓取、焊接、画圆)总是用末端位置/姿态描述,但执行器吃的是关节角——IK 就是这中间的翻译层。

两大流派

解析解一次到位、无误差,但只有平面臂、球腕等特殊结构能写出来;数值解 (DLS) 通用,靠雅可比线性化迭代,是工业界主力。

三大工程难题

多解性(肘上/肘下)、奇异状态(伸直时雅可比退化)、不可达性(目标在工作空间外)。后面的页一一展开。

💡 试着把目标拖出甜甜圈外圈,看 DLS 怎么「贴边追」——这就是它优于纯伪逆的工程优势。
目标 (180, 80)‖e‖ = 94.82 px迭代中 Solving
拖动十字改目标
末端 x
274.5px
末端 y
87.5px
目标距 r
197.0px
‖e‖
94.82px