近日，国际顶级学术期刊《IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics–Systems》在线发表了牟宗高副教授课题组与香港中文大学李峥副教授课题组、深圳市人工智能与机器人研究院陈勇全研究员课题组合作完成的研究成果——“A Spatial Biarc Method for Inverse Kinematics and Configuration Planning of Concentric Cable-Driven Manipulators”，报道了应用空间双圆弧法开展同轴绳驱机械臂逆运动学建模与构型规划的新方法。IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics–Systems是工程技术领域的国际顶级期刊，2021年影响因子为13.451，当年期刊的论文录用率为10%。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9476213

      同轴绳驱机械臂在狭小空间内工作具有极高的灵活性。然而，它的逆运动学和构型规划非常复杂。针对这一问题，牟宗高副教授与国内院校合作提出了空间双圆弧方法。该方法的显着特点是：输入同轴绳驱机械臂在三维空间中的位置和方向向量，输出用于控制同轴绳驱机械臂在三维空间中的参数及构型。这种方法具有以下三个优点：首先，同时考虑了初始端和末端的位置和方向。其次，通过改变末端方向向量可以调整同轴绳驱机械臂重叠部分和分离部分的长度比例。再次，通过判断方向向量的角度值，可以预先确定整个同轴绳驱机械臂的空间构型是C型还是S型。该方法实现了同轴绳驱机械臂空间构型的参数化，便于直观地控制同轴绳驱机械臂实现狭小空间内的轨迹规划。仿真和实验结果验证了空间双圆弧法应用于同轴绳驱机械臂逆运动学及构型规划的有效性。

图1 同轴绳驱机械臂咽喉检查的仿真与实验