youbot机械臂运动学及仿真.pdf

《youbot机械臂运动学及仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、自动化DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．04．006youbot机械臂运动学及仿真李毫亮，刘冠峰，曾琦，邓明星(广东工业大学机电工程学院，广东广州510006)摘要：Kukayoubot机械臂广泛地运用于教学和科研，且在工业自动化均有广泛应用。以Kuka—youbot机械臂为研究对象，首先，建立运动学(D—H法)模型；其次，对机械臂的正向、逆向运动学进行代数求解；最后，运用Matlab软件对机械臂末端可达空间进行仿真，为机械臂轨迹规划等问题建立基础。关键词：Kukayoubot机械臂；运动学

2、；可达空间；轨迹规划中图分类号：TP241文献标识码：A文章编号：1009—9492(2014)04—0018一o4SimulationandKinematicsofYoubotRoboticArmLIHao-liang，LIUGuan—feng，ZENGQi，DENGMing-xing(MechanicalandElectricalEngineeringCollegeofGuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract：Kukayoubotmech

3、anicalarnliswidelyappliedinteachingandscientificresearch，anditiswidelyusedinindustrialautomation．Inthispaper，firstofall，tosetupthekinematicsmodel(D—Hmethod)；secondly，theforwardandinversekinematicsofroboticarlTlalgebraicsolution；finally，usingtheMatlabsoftwaretosimul

4、ationthemechanicalalTOendtospace，tobuildfoundationformanipulatortrajectoryplanningproblemsandSOon．Keywords：Kukayoubotmechanicalarm；kinematics；uptothespace；trajectoryplanning0引言O／为垂直于平面与一间夹角；机械臂在工业自动化上有广泛的应用，对降为沿一方向O与O“间的距离；低成本和提高效率方面有很重要的作用】。为垂直于zH平面与一，间的夹角；要实现机械臂的

5、平滑，稳定，精确等性能，其中：c代表cos(0i)，s代表sin(O／)，s代首先要建立机械臂的运动学模型，运用D—H法进表sin(cti)，c代表COS()．行运动学计算，并对运动空间进行预先仿真。为2运动学模型建立及计算下一步机械臂轨迹规划、优化等方面建立基础。机械臂运动学计算是机器人运动学的基础，分1D—H参数方程为前向运动学和逆向运动学。卅，在不考虑机械臂D—H参数方程为计算机械臂前向运动学的基动力学的前提下，可通过机械臂运动学的计算，础，其通过D—H约定：轴在空间垂直且相交于来仿真机械臂末端的可达空间；通过对逆向运

6、动口1一。按照此约定，连杆问变换关系可化简为公学的求解，可以得到各个变量的参数方程，为轨式如下：迹规划等建立基础。Coi-SoiCiSOiS口C此机械臂模型均为关节角为变量，在遵守ColC-Coi口SD—H约定的前提下，建立其模型如图l所示。A=0cd2．1正向运动学计算0001机械臂的正解问题即：已知机械臂的各个关其中：为沿墨方向z与z间距离；节角变量，通过计算公式求得机械臂末端位置和收稿日期：2013—12—05李毫亮等：youbot'bt,械臂运动学及仿真工业自z-S2C2(2)O0厂c，-S30t／,3C30O,3s

7、A：ls0，(3)010L600l0-S40c4(4)—1000图1机械臂运动学模型姿态的过程。在此过程中只考虑机械臂的运动学问题，而不考虑机械臂的动力学等问题。由于本A=1C。5(5)A4机械臂的各个参数已知，其各个参数如表l。=o一依据前向运动学公式，把以上各个相邻关节表1机械臂参数间的转换公式依次代入下列公式，可以得到如下的计算结果：0010001O-C5Sl—C1S5C234-C1$234CS0l000110●●●0●●●●以●●●JClC5一S155C234-SlS234S5S234C23400C11+02C2+0

8、,3C23)一d5Cls234s1@l+t／,2C2+03c23)一d5S1S234从而可以得到末端位置关系式：dl+0"2S2+a323+d5C234lP=C1(01+~22C2+／23C23)一d5ClS2342．2逆向运动学计算Py=s1@l+0"2C2+0"3c23)一d5S1S2