五自由度小型示教機器人運動控制研究與實現(xiàn).pdf

1、本文的五自由度小型機器人(HERO)主要用來教學演示。本文分析了機器人的結構，在此基礎上建立了運動學方程，為其進行點位，插補控制提供了基礎。機器人的主控制系統(tǒng)是以單片機為核心輔助外圍芯片組成的，且利用單片機與計算機通訊構造主控制界面。 首先對機器人的運動學進行了分析，畫出了機器人的連桿簡圖。然后對機器人進行了初始復位的研究，使機器人能夠在任意運行時知道機器人的位置坐標及一些相關的參數(shù)。然后運用Denavit-Hartenberg

2、表示方法建立了機器人各個關節(jié)的坐標系，最后求得了機器人末端手爪的某一參考點相對于基坐標系的位姿變換矩陣，建立了機器人的運動學正解方程。接著又用解析法求得了機器人的運動學逆解，并根據(jù)實際情況對逆解進行了分析，解決了多解的情況，確定了機器人唯一逆解的表達式。 在運動控制當中，通過給定的機器人末端參考點在主坐標系下的位置參數(shù)計算得到主變換矩陣，然后求出機器人各個關節(jié)需要運動的角度。且建立了從其終點坐標系到基坐標系構造主變換矩陣的數(shù)學方

3、法。在此基礎上，本文用直觀的繪圖法畫出了機器人工作空間的主視投影圖和俯視投影圖。根據(jù)機器人工作空間的特點，確定了機器人主變換矩陣時輸入終點參數(shù)的范圍，并建立了判斷輸入?yún)?shù)是否合法的方法。本文還對機器人的雅可比矩陣進行了討論和計算。構造了機器人的雅可比矩陣，并對逆雅可比矩陣進行了分析。 本文又對機器人進行了插補算法的分析，并對機器人進行了直線插補的計算。在此基礎上又對機器人的圓弧、樣條曲線插補進行了理論分析。 最后本文利用