机器人控制技术及编程语言 (10).ppt

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1、 主题四：主题四：机器人正向运动学分析机器人正向运动学分析 Direct Kinematics运动学方程的模型：运动学方程的模型：M=f(qi)，i=1，n M机器人手在空间的位姿机器人手在空间的位姿 qi机器人各个关节变量机器人各个关节变量运动学正问题：运动学正问题：已知关节运动，求手的运动。已知关节运动，求手的运动。正解特征：唯一性。正解特征：唯一性。用处：检验、校准机器人用处：检验、校准机器人3p 建立连杆坐标系建立连杆坐标系建立并求解正向运建立并求解正向运动学方程学方程p 相邻杆件的位姿矩阵相邻杆件的位姿矩阵p 建立运动学方程建立运动学方程p 求解求解方程方程 PUMA560 型机器人

2、型机器人 介绍介绍 PUMA-560机械手属于关节型机械手属于关节型的机器人的机器人,6个关节都是转动关个关节都是转动关节。节。前前3个关节确定个关节确定手腕参考点位置手腕参考点位置后后3个关节确定个关节确定手腕的姿态。手腕的姿态。图5-01 PUMA560 型机器人 PUMA560机器人的正向运动学分析机器人的正向运动学分析（1）D-H坐标系的建立坐标系的建立图5-02 PUMA560 机器人及其坐标系的建立示意图(2)确定确定 PUMA560机器人机器人D-H参数和关节变量参数和关节变量连连杆杆ii-1（）ai-1（m）di（m）i（）100012-9000.14912300.431803

3、4-90-0.02030.433145900056-90006（3）求两杆之间的位姿矩阵求两杆之间的位姿矩阵齐次变换矩阵齐次变换矩阵 A 坐标变换步骤：坐标变换步骤：从从 i-1 到到 i(1)沿沿Xi-1 轴平移轴平移ai-1,将将Oi-1 移动到移动到Oi-1;(2)以以Xi-1为转轴为转轴,旋转旋转i-1 角度角度,使新的使新的Zi-1轴与轴与Zi轴同向轴同向;(3)沿沿Zi 平移平移di,使使Oi-1 移动到移动到Oi;(4)以以Zi 轴为转轴轴为转轴,旋转旋转i 角度角度,使新的使新的Xi-1轴与轴与Xi 轴同向。轴同向。连杆变换矩阵（连杆变换矩阵（D-H矩阵）矩阵）:齐次变换矩阵齐

4、次变换矩阵 AAi=Trans(ai-1,0,0)Rot(Xi-1,i-1)Trans(0,0,di)Rot(Zi,i)（3）求两杆之间的位姿矩阵求两杆之间的位姿矩阵Ai=Trans(ai-1,0,0)Rot(Xi-1,i-1)Trans(0,0,di)Rot(Zi,i)（4）末端对机座的总的齐次变换矩阵末端对机座的总的齐次变换矩阵当当i=6 时时,0T6 确定了机器人末端连杆坐标系相对于基坐标确定了机器人末端连杆坐标系相对于基坐标系的位姿。系的位姿。T6=A1 A2 A3A4A5 A6 （5）建立建立机器人的运动方程机器人的运动方程T6=A1 A2 A3A4A5 A6=nx ox ax px ny oy ay py nz oz az pz 0 0 0 1（6）Matlab求解机器人的运动方程求解机器人的运动方程c1表示表示cos1 1 ；c23 表示表示cos(2 2+3 3)其他类推其他类推（4）Matlab求解机器人的运动方程求解机器人的运动方程T6=A1 A2 A3A4A5 A6 =nx ox ax px ny oy ay py nz oz az pz 0 0 0 1 THE ENDthanks单击此处添加标题