[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

本發明公開了車載機械臂運動學建模方法，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，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，本發明，具有實用性強和求解過程簡便的特點。

技術領域

本發明涉及車載機械臂技術領域，具體為車載機械臂運動學建模方法。

背景技術

PUMA560機器人屬于工業型機器人，也可以稱之為機械臂。從外形上來看，它很像人的手臂，主要是由許多剛性連桿和相連的關節交替連接形成的開式鏈。我們可以將一根根相連的連桿看作人的骨架，分別對應于人的胸、上臂和下臂，而連接連桿的關節類似人的肩關節、肘關節、腕關節。當前，自動化行業的發展迅猛而多變，人們對機械臂的使用程度越來越高，同時人們也越來越深入對機械臂的研究。而隨著人類需求的不斷豐富和變化，人們機器人的要求越來越高，不再僅僅關注于其安全問題，而是希望它能完成更加復雜的動作。

工業型機器人的系統，尤其是有許多個關節的工業型機器人，它們的系統通常十分復雜，而且呈非線性。這就使得運動學分析十分復雜，也很難對機器人運動學方程進行推導，各個關節變量同樣十分繁瑣，實用性差。因此，設計實用性強和求解過程簡便的車載機械臂運動學建模方法是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供車載機械臂運動學建模方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：車載機械臂運動學建模方法，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。

根據上述技術方案，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。

根據上述技術方案，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。