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机器人的工作空间及奇异位形属于机器人底层规划，是在分析机器人本体结构、机器人运动学基础上，讨论在关节空间和笛卡尔空间中机器人手腕末端点运动所达空间位置集合的问题。目前国内设计和生产的工业机器人普遍存在由于对工作空间及奇异位确定研究的不够成熟，造成机器人轨迹规划及工作任务完成的不稳定性等种种问题，因此必须开展对机器人工作空间及奇异位的研究分析。
论文以本实验室与企业合作进行研发的六自由度机器人作为研究对象，在运动学分析的基础上对机器人工作空间及奇异位形进行研究。首先采用D-H矩阵方法实现了所研制的机器人运动学建模，得到机器人运动学正逆解方程，提出了对逆解多解性的选取方法。针对目前研究串联机器人工作空间的方法进行了讨论，采用基于包络理论的分组解析法对6R机器人的工作空间给出了具体算法并得到包络面方程；然后在此基础上运用微分变化法推导出机器人雅可比矩阵，并讨论了雅可比矩阵与机器人奇异位形之间的关系。文章最后利用Matlab软件对求得的工作空间进行计算机仿真实验，得到工作空间图形化的三维结果，并通过软件仿真结合矩阵奇异值分解理论分析了6R机器人实际奇异位形。