最新低負(fù)荷六軸工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)與仿真-資料下載頁
2025-06-30 03:28本頁面
【正文】 標(biāo)系,坐標(biāo)軸和連桿參數(shù)定義如下：表41 DH方法下坐標(biāo)軸和連桿參數(shù)定義沿著關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軸.沿著和的公法線,指向離開的方向.按照右手直角坐標(biāo)系的法則制定.連桿長度,即和兩軸心線的公法線長度.連桿扭角,即和兩軸心線的夾角.兩連桿距離 ,相鄰兩桿三軸心線的兩條公法線間的距離.和兩坐標(biāo)軸的夾角. 在連桿的各項(xiàng)參數(shù)中表示機(jī)械手處于機(jī)械手零點(diǎn)時(shí)各個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的參數(shù),表示為了達(dá)到目標(biāo)位置,其余各項(xiàng)參數(shù)均已知.表41 連桿參數(shù)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角范圍連桿參數(shù)10090.90.185,＋.185.===0==020.0.45,＋.120.3090.90.20,.＋.45.4090.0.350,＋.350.50090.0.100,＋.100.6000350.,＋350.根據(jù)坐標(biāo)軸和連桿參數(shù)的定義(如表41所示)以及六自由度機(jī)械手模型建立以下六個(gè)坐標(biāo)系(如圖41所示) [6],其中Z6表所在的坐標(biāo)系示末端夾持機(jī)構(gòu)的坐標(biāo),不再畫出.圖41 六自由度機(jī)械手各個(gè)自由度坐標(biāo)的建立求逆解的過程,就是根據(jù)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算出各個(gè)連桿需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度.通過方位的描述,表示各連桿間位置關(guān)系,為了規(guī)定某桿件的方位B,假設(shè)一個(gè)直角坐標(biāo)系｛B｝｛B｝的三個(gè)單位適量xB,yB,zB相對(duì)于坐標(biāo)系{A}的方向余弦組成的矩陣,用來表示連桿B相對(duì)于坐標(biāo)系{A}的方位： ； ()式()中,是旋轉(zhuǎn)矩陣,A是參考坐標(biāo)系{A},下表B表示連桿所在的坐標(biāo)系｛B｝.. ； ()繞三個(gè)坐標(biāo)軸x,y,z旋轉(zhuǎn)θ可以用下面三個(gè)矩陣表示方位的變化. ； () ； () . ()對(duì)于分別沿著的三個(gè)軸x,y,z移動(dòng)a、b、c可以用平移齊次變換矩陣表示： ； ()以上部分是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).本機(jī)械手的模型可以看成是由6個(gè)關(guān)節(jié)串聯(lián)成的連桿組,A1表示第一連桿對(duì)于基座的位姿,：T2= A1 A2； T6= A1 A2A3A4A4A5A6. () 、和i4個(gè)連桿的參數(shù)有關(guān),所以把連桿變換看成四個(gè)基本子變換問題,則Ai可以看成是坐標(biāo)系經(jīng)過以下四個(gè)子變換得到的：(1)繞軸旋轉(zhuǎn)；(2)沿著軸移動(dòng)；(3)沿著軸移動(dòng)；(4)繞軸旋轉(zhuǎn).“從左到右”的順序,將會(huì)求得相鄰連桿的坐標(biāo)變換方程[7]： ； ()式()具體到實(shí)際的工程問題中,除了i是變量外,：49；；；；；. (),其位姿轉(zhuǎn)換方程可以表示為： . ()通過計(jì)算可以得到手腕位姿的轉(zhuǎn)換可以用后三軸表示為.. ()末端位姿的轉(zhuǎn)換可以用= 表示, 通過MATLAB計(jì)算可以得到其運(yùn)算結(jié)果為44的矩陣,如式()所示,矩陣中的詳細(xì)數(shù)值如下所示,該轉(zhuǎn)換矩陣可以實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的位姿與底座零點(diǎn)的位姿之間的轉(zhuǎn)化,式()是非線性的： . ；；；；；；；；；；；； ()式()中,=,=,=0,=,=,其余均是常數(shù).六自由度機(jī)械的逆解求解過程,就是根據(jù)末端所要達(dá)到的坐標(biāo),通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式,求接觸的各個(gè)桿件應(yīng)該旋轉(zhuǎn)的角度i,由于z4, z5, z6相交于一點(diǎn)w,點(diǎn)w在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中的位置僅與、 、有關(guān),所以可以先解出、 、,再解出 、 、 .其中、 、決定了末端的位置, 、 、,實(shí)現(xiàn)同一末端運(yùn)動(dòng)目的可能存在多種解,需要用優(yōu)化知識(shí)求得最優(yōu)解。由,兩邊同時(shí)左乘,得到式()： ； () 與式()連立,得到： ； ()按照對(duì)應(yīng)位置相同,可以得到的解.；則本部分僅敘述求解第一關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度的過程,起的各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角可以按照相同方法求出[8] [9].5. 總結(jié)與展望如今工業(yè)機(jī)械手行業(yè)的核心競爭力表現(xiàn)在整機(jī)制造、控制系統(tǒng)制造、伺服和驅(qū)動(dòng)器制造,從近幾年新出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)械手看,新一代的工業(yè)機(jī)械手特性正變得更加智能、柔性、人性、網(wǎng)絡(luò)、編程圖形化.結(jié)構(gòu)模塊化日新月異,分工更加明細(xì),要求不同控制系統(tǒng)更加開放,能夠相互移植、,機(jī)器人作業(yè)更加人性化,機(jī)器人群體協(xié)作的同時(shí),實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和諧共存, 參考文獻(xiàn)[1] 李文倩, 賀在華, 段嘉宣, 謝家宸. 2013年工業(yè)機(jī)器人行業(yè)分析報(bào)告[C]. 深圳:中投顧問,2013:4[2] Arturo Baroncelli. IFR President39。s Report：2013 set new Record in Sales [J/OL].[2014,3]. [3] [M]. 武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.[4] 楊叔子. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京:科學(xué)出版社,1992:430.[5] 陳成. 六自由度工業(yè)機(jī)器人虛擬設(shè)計(jì)及仿真分析[D]. 南京:南京信息工程大學(xué)信息與控制學(xué)院,2013:5.[6] 機(jī)械工程部北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所. GBT 169771997 工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)命名原則[S].中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)/中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢察檢疫總局發(fā)布. 2005:729.[7] 張煥. 六自由度機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真[D]. 西安:西安理工大學(xué)院,2004:3.[8] 王英，陳勇. 基于6DOF的空間機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)研究[J]. 北京：科學(xué)技術(shù)與工程,2009.[9] 張凱，李萬莉等. 基于DH算法的六自由度天線控制臂的研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2009. 附 錄附錄Ⅰ 末端軌跡的MATLAB程序i=1m=pi/180for a=45*m:*pi:120*mfor b=20*m:*pi:45*mfor c=100*m:*pi:100*m x(i)=+665*sin(a)+*sin(b+)+*cos(c)。 y(i)=372++665*cos(a)+*cos(b+)*sin(c)。 i=i+1。endendend plot(x,y)。附錄Ⅱ 設(shè)計(jì)部分工程圖（見下頁） 致 謝春華秋實(shí),內(nèi)心的色彩,溫暖充實(shí)、喜悅感恩.、修改任務(wù)書、再到多次的論文指導(dǎo),導(dǎo)師傾注了不小的心力在基本的研究方法、書寫技巧、參考資料、建模仿真工作上,讓我受益匪淺.導(dǎo)師學(xué)識(shí)淵博,治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn),教學(xué)精益求精,待人真誠和藹,謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師表達(dá)崇高的敬意和衷心的感謝！論文的寫作完稿,受益于以往許多師長的孜孜教導(dǎo),非常感恩石東洋教授、岳曉鵬老師、趙忠彪老師等,使我具備了廣泛的知識(shí)基礎(chǔ)！受益于伙伴的關(guān)注支持,特別感恩志通同學(xué)、小兵同學(xué),讓我更有信心和力量！回顧這段彌足珍貴的求學(xué)歷程,再次表達(dá)感恩,非常感謝母校的包容自由,父母的劬勞恩深,師長的誨人不倦,同窗的深情厚誼. 最后,向百忙之中參與答辯的各位答辯小組老師表達(dá)感謝.
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