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1、机电系统测控实验（机械手）实验报告学号：姓名：班级：指导教师：-6-一，设计思路：机器手朝向自己M1左转机器人整体向右转动M2左转机器人手臂伸长M3左转机器人手臂升高M4左转机器人手张开二，机械手的应用领域机械手是一种模仿人手的某些工作机能，被给定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运工件，或者完成某些劳动作业的机械化、自动化装置[1]。国外把它称为：操作机(Manipulator)、机械手(MechanicalHand)。机械手只能完成一些比较简单的抓取，搬运及上下料工作、常常作为机器设备上的附属装置。因此具有一定的专用性，所以又称为专用机械手。机器人是能模仿人的某些工作机
2、能和控制机能，按可变的程序、轨迹和要求，实现多种工件的抓取、定向和搬动工作，并且能使用工具完成多种劳动作业的自动化机械系统。因此，机器人比机械手更为完善，它不仅具有劳动和操作的机能．而且还具有学习、记忆及感觉功能。国外把它称为程序控制操作机(ProgrammableManipulator)。通常则称为机器人(Robot)。三，机械手的主要结构机构简图对机械手抓取货物的构件进行仿真计算其机构为四杆机构如图所示，设输入杆L1的转角θ1=w1t,w1=150,求输出杆L3转角θ3随时间的变化规律，并求其角速度和角加速度。-6-解：建模四杆机构的运动方程由X和Y方向的长度关系确定
3、为：L1cosθ1+L2cosθ2–L3cosθ3-L0=0（1）L1sinθ1+L2sinθ2–L3sinθ3=0（2）从上述两个方程中消去θ2，便可化成一个只包括θ1和θ3的方程，给定θ1，可满足此方程的θ3。由（2）得sinθ2=(L3sinθ3–L1sinθ1)/L2（3）将（1）式中的cosθ2带以√1-sin2θ2,得出f(θ1,θ3)=L1cosθ1+L2√1-L3sinθ3–L1sinθ12-L3cosθ3–L0L2=0(4)在θ1给定时，求能使f（θ3）=0的θ3值后，然后，θ2就可由（3）式求得。-6-可调用MATLAB中的fzero函数求满足f(θ3
4、)=0的θ3值。故可把f（θ3）=0单独定义为一个MATLAB的函数ex714f.m，在主程序中调用它。求的θ1、θ2和θ3后，根据求瞬时速度的方法由杆1的角速度求出杆3的角速度，瞬时速度是理论力学的解法，其根据就是杆2两端点a和b的速度沿杆方向的分量相等，通过三角关系，有L1w1cosπ-θ1+θ2=L3w3cosθ3-π–θ222从而LL1w1cosπ-θ1+θ2W3=2L3w3cosθ3-π–θ22由杆2两端点a和b的速度沿杆长垂直方向的分量之差，可以求出杆2的角速度W2=1-L3sinθ3-π–θ2–L1w1sinπ-θ1+θ2L122四，MATLAB程序：1，主
5、程序exn714aglobalL0L1L2L3th1L0=30；L1=10;L2=25;L3=40;theta1=input(‘当前角theta1=’);theta3=input(‘对应于theta1的theta3近似值=’)th1=theta1;theta3=fzero(‘exn714f’,theta3);theta2=asin((L3*sin(theta3)–L1*sin(theta1))/L2);w1=input(‘w1=’);w3=L1*w1*cos(pi/2–theta1+theta2)/(L3*COS(theta3–pi/2–theta2))2，主程序exn7
6、14bGlobalLOL1L2L3th1L0=20;L1=8;L2=25;L3=20;W1=input(‘杆1角速度w1=’)theta1=linspace(0,2*pi,181);theta3=input(对应于theta1最小值处的theta3(近似估计值)=’);dt=2*pi/180/w;th1=theta1(1);theta3(1)=fzero(‘exn714f’,theta3);fori=2:181th1=theta1(i);-6-theta3(i)=fzero(‘exn714f’,theta3(i-1));endsubplot(1,2,1),plot(the
7、ta1,theta3),ylabel(‘theta3’),gridw3=diff(theta3)/dt;subplot(1,2,2),plot(theta1(2:length(theta1)),w3);grid子程序exn714ffunctiony=exn714f(x)globalL0L1L2L3th1y=L1.*COS(th1)+L2*sqrt(1-(L3*sin(x)–L1*sin(th1)).^2/L2/L2)……-L3*cos（x）-L0;五，结果分析：（1）由主程序exn714a及子程序exn714f计算得：thet
