对于matlab的仿人焊接机械手运动学分析和仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com研究的有两个基本问题：运动学正问邻两连杆的相对位置(1；相邻两连杆法则6自由度机械手的运动学方程为题和运动学逆问题。线的夹角0。对于转动关节，关节角2。1D—H坐标系是关节变量，其余参数固定不变；对T=A，AAAAA为描述相邻杆件问平移和转动的于移动关节，偏置是关节变量，其余关系，Denavit~Hartenberg(1955)提参数固定不变。萋凳c2出了一种为关节链中的每一杆件建立本文的焊接机械手具有6个自由度附体坐标系的矩阵方法。D—H方法

2、是且6个关节均为转动关节，根据D—H法其中：n=一c1c6ss23一c5c6(SIS4一clc4c23)一s6(C4s】为每个关节处的杆件坐标系建立4X4建立机械手的杆件坐标系如图3，连杆齐次变换矩阵，表示它与前一杆件坐D—H参数表如附表所列。+s4clc23)标系的关系。确定和建立每个坐标系2_2机械手运动学正问题IlymS^(CIc4一s1s423)一c6s6IsIs5s23-c5(cls4一遵循以下i条规则：机械手运动学正问题就是给定机+s{c4c23)]1)z轴沿着第i关节的运动轴；械手各关节变量，求出末端

3、执行器的n=c6(s5c23+c4c5s23)一s4s6s22)x_轴垂直于z．．．轴及z．轴并指向位置和姿态，其实质就是建立运动学O=S6c】s5s23+c5(Sls4一clc4c23)]+c6(C4s1离开z轴方向；方程。为求解运动学方程式，用变换+s4clc2)3)Y；轴按右手坐标系的要求建立。矩阵A来描述连杆i相对于连杆i一1的位O=S6IsIs5s23-c5(cls4+c4slc23)+c6(c,c4一刚性杆件的D—H表示法取决于连姿，因机械手的关节均为转动关节，SIS4c23)杆的以下四个参数，这四个参

4、数可完变换矩阵A(i_1，2，⋯，6)通式为：o=一s6(s5c23+4c5s23)一6s4s23全描述任何转动或移动关节。这四个a=s5(sts4一clc4c23)一c】c5c23Ic_-SiCOSO~isisino~iI参数为：连杆的长度a，即两关节轴线CiSln(xA．CiCOS(~l-1la=一c5s】s23-s5(CIs4+s{c4c23)之间公垂线的长度；连杆的扭角，l㈣aisi_(1)az~C,5C23-C4S5S230001I即垂直于a所在平面内两轴的夹角；相p~=a2c{2刊2Sl+d3s】—c】

5、s2+(C4Sl+s4c1C23)E=a~c2s1一c1d3一cld2一(14sIs23一d5(ClC4-SI$4C23)p~=a2s2+dl+d4c23+d5S4S2若把关节变量带入式(2)，就可以很方便的求出机械手的正运动学解。．0s。0]一s0a2司2．3机械手运动学逆问题C2=机械手运动学逆问题是已知手部o。的位姿，求各个关节的变量。即已知L000L00012T，求0，0⋯0。机器人的逆运动学求解比较复杂，许多人为此付出图3机械手杆件坐标系巨大的努力，其求解方法主要有解析附表d—h参数表法、几何法、迭代法、

6、符号及数值关节0da关节范围(。)(mm)(n3m)(。)(。)方法、几何一数值方法等。本文以Paul1el140090—180-+l8(提出的解析法为基础，运用了一种求20284170O-70~150I1C6一S60303840—90—4O～8O解逆运动学的新方法。。将(2)式变．4O4310O90—180-180A51Is6c60o01形为AA=A1AAf．～，并令A，AA，505840-90-90~906O6000～18O～180L000R=A2qA-'TA，则：,g瑗代焊接2011年第4期总第100期J一2

7、7学兔兔www.xuetutu.com运用MaflabT．具箱RoboticsTodbox~~焊ccs-C3S4ccdss4-d习‘而’接机械手的运动学进行仿真。L：J。，ss一，sC3C5-C4S3S5cd4+dssJavIL—c5s4一c4s4s5d3+c4d5I’‘3．1焊接机械手模型的建立··05=±arcsin=——==二====二二===。000l-j／dt-d2-d3+py在进行仿真前，首先构建机械手1一—-)zn5的模型，输入机械手的具体参数，命同理，根据矩阵L和R的对应元素名为“Maniptdat

8、or”，rnadab△令如下：R=R：乏。【)0V乏．一荨，I相等，可求出0。=Atan2(M，N)，0：=L=link([pi／2001400】)；arcsinW，0，=Atan2(P,Q)一0，其中，L=link(【01700840】)；M=sdaxS5一c5(c6rlx—OxS6)]一c4(C6Ox+nxS6)，I々=link([一pi／200840]