[發明專利]連桿參數表達直觀的基于D-H參數法的機器人運動學教具

有效

• 申請號: 201810239124.3
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN108172106B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 張磊;楊浩
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

1.一種連桿參數表達直觀的基于D-H參數法的機器人運動學教具，其特征是：包括底座、第一連桿機構、第二連桿機構；底座由上底板(12)和下底板(11)用四顆內六角螺釘結合在一起；

在下底板(11)的中心部位有加工好的矩形凹槽，定心軸承(51)放于所述矩形凹槽之中，用于第一連桿(41)的定位；第一步進電機(31)通過其軸端小齒輪(311)與齒輪(61)嚙合帶動第一連桿(41)旋轉，其中第一步進電機通過加工的凹槽(121)定位在上底板(12)上，所述凹槽中有四個孔，供螺釘通過，并將第一步進電機固連在上底板(12)上；

第一連桿機構包括第一連桿(41)，第一連桿(41)通過直角連接件(71)與大空心連桿(421)連接，大空心連桿(421)通過錐形擰緊件(4211)與小空心連桿(422)連接；第一步進電機(31)作為動力源，使第一連桿(41)轉動，并帶動與之連接的大、小空心連桿轉動，實現連桿轉角θ₁的變化；第一連桿機構長度的改變通過松動錐形擰緊件(4211)，使小空心連桿(422)的移動，改變大空心連桿和小空心連桿構成的連桿長度a₁，長度由a₁變化到a₁+Δa；

第二連桿機構包括方形桿套(72)，方形桿套(72)與小空心連桿(422)端部螺紋連接，方形桿套(72)中有圓孔，第二連桿(431)可以在方形桿套(72)圓孔中上下移動，通過方形桿套外圍的緊定螺釘(721)使第二連桿(431)固定；第二連桿(431)在方形桿套(72)中的上下移動，實現公垂線偏置d₂的可調，公垂線偏置由d₂變化到d₂+Δd；固定有第二步進電機(32)的角鋁(101)通過配合的圓孔放置在連桿(431)的端部，第二連桿(431)端部有螺紋，將法蘭(91)擰緊在第二連桿(431)上；直線軸承(52)在帶夾緊裝置的軸承支座(81)中，法蘭(91)與軸承支座(81)和角鋁(101)作為一個整體由兩顆尼龍螺栓(22)緊固在一起；直線軸承(52)內有軸(432)，軸(432)上有齒輪(62)與第二步進電機(32)上的齒輪嚙合為第二連桿機構提供動力源，軸(432)又通過連接件(73)與第三連桿(44)連接；

通過松動錐形擰緊件(4211)，轉動小空心連桿(422)，使得第二連桿(431)發生扭轉，實現連桿扭角α₁的變化；由軸(432)上有齒輪(62)與第二步進電機(32)上的齒輪嚙合為第二連桿機構提供動力源，所以第三連桿(44)可以繞軸(432)的軸線轉動，轉角為θ₂；

將α₁置為0，此時機器人可在X₀軸、Y₀軸及其原點組成的X₀OY₀的平面或與之相平行的平面內運動，此刻該機器人可視為一平面機器人，具有兩個轉動自由度，根據逆運動學的求解方法，可得：

Ta表示機器人末端需要到達的目標點，在X₀OY₀平面內的坐標為(x,y)，大空心連桿、小空心連桿構成的連桿長度為a₁；連接件與第三連桿構成的連桿長度為a₂；實現時，在目標點Ta處，通過超聲波傳感器向兩邊的測距壁測距，得x_b,y_b，再根據測距壁本身與X₀OY₀平面的坐標軸距離x_a,y_a,換算得到目標點Ta在X₀OY₀的平面內的坐標(x,y)；根據該坐標值，算得θ₁與θ₂，然后將這些角度值換算成相應的脈沖量，由單片機程序控制二個步進電機分別轉動θ₁與θ₂；

第一步進電機31、第二步進電機32由控制系統控制；所述控制系統包括進行測距的超聲波傳感器，超聲波傳感器將測距數據傳遞給主控芯片，主控芯片將測距數據換算為步進電機脈沖，第一步進電機、第二電機按脈沖轉動。