八自由度机械臂正运动学及工作空间分析

作者:李亚玮;黄晋英 刊名:机械传动 上传者:关明添

【摘要】对一种八自由度机械臂的正运动学和工作空间问题进行了研究。首先,根据机械臂的结构特点,利用D-H法建立了该机械臂的连杆坐标系,得到其运动学正解;其次,利用MATLAB Robotics Toolbox建立机械臂的仿真模型,验证了机械臂运动学正解的正确性;最后,根据末端执行器的位置向量,采用蒙特卡洛法对机械臂的工作空间进行了分析,得到机械臂末端执行器的工作空间范围,仿真结果与机械臂的设计参数相符。

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94 文章编号:一2539(2016)餌一4一03 机械传动 2m6年 DOI:10.]6578/j.issn、1凵、2539.2016..020 八自由度机械臂正运动学及工作空间分析 李亚玮黄晋英 (中北大学机械与动力工程学院,山西太原03m50 摘要对一种八自由度机械臂的正运动学和工作空间问题进行了研究。首先,根据机械臂的结构特点,利用D-H法建立了该机械臂的连杆坐标系,得到其运动学正解;其次,利用MATLAB Robotics Toolbox建立机械臂的仿真模型,验证了机械臂运动学正解的正确性;最后,根据末端执行器的位置向量,采用蒙特卡洛法对机械臂的工作空间进行了分析,得到机械臂末端执行器的工作空间范围,仿真结果与机械臂的设计参数相符。关键词机械臂正运动学工作空间 Analysis Of the Forward Kinematics and Workspace Of 8一DOF Manipulator Li Yawei Huang Jinying (h佣1 of Mechanical and Power Engineering,North University China,Taiyuan 03闐51,China) Abstract A study on the issue that the forward kinematics and workspace of a manipulator with 8一DOF is carried out. Firstly,according to the structural characteristics of the manipulator,the link coordinate system of manipulator are established by using D一H method,and its forward kinematics is obtained. Secondly,the simulation model of manipulator is set up by using the MATLAB Robotics Toolbox,and the correctness of the kinematics forward solution is testified. Finally,according to the position vector of the end actuator,the Monte Carlo method is applied to analyze the manipulator workspace,and the workspace range of the manipula- tor end actuator is acquired,and it is consistent with the design parameters Of the manipulator. Key words Manipulator Forward kinematics Workspace 0引言 机器人的正运动学问题是机器人末端执行器在基座坐标系中的表示,是逆运动学分析的前提。任何机器人都可以用D-H参数法或旋量理论法建立它的正运动学模型。D一H参数法用连杆长度、连杆转角来描述每个连杆的特征,用连杆偏距和关节角来描 0 ]49一51 述相邻两个连杆之间的关系 。目前,D一H参 数法的逆解算法已经很成熟,在机器人领域中得到了广泛的应用〔2]。当机械臂中有相互平行的转轴时,旋

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