[發明專利]車載機械臂運動學建模方法

在審

• 申請號: 202010826928.0
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN112084576A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 厲馮鵬;劉瑋;程錦;郭俊
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 賴俊平

1.車載機械臂運動學建模方法，其特征在于：包括

步驟一，基于D-H方法對PUMA560機器人進行數學建模；

步驟二，機器人正逆運動學求解；

步驟三，利用Matlab對機器人模型進行仿真分析，驗證機器人正逆運動學算法合理性。

2.根據權利要求1所述的車載機械臂運動學建模方法，其特征在于：所述步驟一中，包括D-H參數設置環節，具體為一個有n個關節的機械手有n+1個連桿，連桿0是機械臂的基礎，連桿n與末端執行機構固定連接，連桿J-1和連桿J由關節J連接，連桿J由關節J驅動，連桿可視為剛體，從而明確了相鄰兩關節軸之間的空間關系，連桿可以用兩個參數描述長度A_j和扭轉角α_j，可以用兩個參數來描述一個關節，即桿抵消D_j和關節角θ_j.兩個相鄰連桿坐標系之間的距離在同一關節軸桿抵消D_j，和旋轉角度的兩個連桿相對于關節軸關節角，z軸即是關節j的軸線。

3.根據權利要求2所述的車載機械臂運動學建模方法，其特征在于：上述步驟一中，關節角θ_j為j-1軸和xj軸關于zj-1軸的角度，表示轉動關節變量；連桿偏移d_j為j-1坐標系原點沿zj-1軸到xj軸的距離，表示移動關節變量；連桿長度a_j為zj-1軸和zj軸沿xj軸之間的距離，其為常量；連桿扭轉角α_j為zj-1軸和zj軸關于xj軸的角度，其為常量；關節類型σ中，σ＝0表示轉動副，σ＝1表示移動副，其為常量。

4.根據權利要求3所述的車載機械臂運動學建模方法，其特征在于：所述步驟一中，包括建立空間坐標系，以PUMA560機器人為例，進行運動學的建模與仿真分析，PUMA560機器人具有6個關節角度，分別用表示，每個連桿都有兩個關節，與其他連桿相連，且每個連桿對應一個坐標系。如，基座坐標系{X0，Y0，Z0}，大臂坐標系{X2，Y2，Z2}，小臂坐標系{X3，Y3，Z3}，夾爪坐標系{X6，Y6，Z6}，連桿位姿發生變化，各個坐標系也會隨之同步改變，表明連桿的實際位姿，基座用連桿0表示，基座0和連桿1由關節1相連，連桿1和連桿2由關節2相連。

5.根據權利要求4所述的車載機械臂運動學建模方法，其特征在于：所述PUMA560包含六個轉動關節：Xj軸：Zj軸和Zj-1軸的公法線，與Zj-1軸的方向相反；Yj軸：由右手直角坐標系規定；Zj軸：j+1關節方向上的運動軸；兩連桿間距dj:Xj和Xj1兩坐標軸的公法線距離；兩連桿夾角θj:坐標軸Xj和Xj1之間的夾角；連桿長度aj:Zj和Zj-1兩軸心線公法線的長度；連桿扭角αj:Zj和Zj-1；兩軸心線的夾角，因此相鄰的坐標系j和j-1的D-H變換矩陣：

逆變換：

借助Matlab Robotics Toolbox，便可以通過指令來創建一個PUMA560機器人。