五自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)仿真軟件開(kāi)發(fā).pdf

1、相比于六自由度機(jī)械臂，五自由度機(jī)械臂具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的成本低等特點(diǎn)，同時(shí)它能夠完成大部分六自由度機(jī)械臂所應(yīng)用的場(chǎng)合（如焊接、噴漆等），具有較高的研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。將機(jī)械臂進(jìn)行有效應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一是虛擬仿真技術(shù)，能逼真地顯示機(jī)械臂經(jīng)過(guò)規(guī)劃后的動(dòng)作效果。在實(shí)際應(yīng)用中，六自由度機(jī)械臂的仿真軟件已經(jīng)比較成熟，但能用于五自由度的還不多見(jiàn)。
　　本文以自主設(shè)計(jì)研制的五自由度機(jī)械臂為研究對(duì)象，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基于VC++

2、的機(jī)械臂仿真系統(tǒng)，其功能包括運(yùn)動(dòng)仿真、軌跡規(guī)劃、關(guān)節(jié)控制等等。該仿真系統(tǒng)能夠完成既定的仿真任務(wù)，并具有逼真的仿真顯示效果。結(jié)合研究目的，本文的主要內(nèi)容如下:
　　1)首先對(duì)五自由度機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，利用D-H表示法建立了該機(jī)械臂的模型，通過(guò)桿坐標(biāo)系的變換矩陣相乘求出機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)的解;在分析運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出求解方法并求得運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。
　　2)運(yùn)用UML面向?qū)ο蟮慕７椒▽?duì)仿真軟件進(jìn)行了整體分析，從軟件的功能

3、需求中總結(jié)主要用例，包括模型仿真顯示、軌跡規(guī)劃、機(jī)械臂關(guān)節(jié)控制和運(yùn)動(dòng)學(xué)建模等用例，據(jù)此得出仿真軟件主要功能模塊。從功能需求出發(fā)分析了各功能模塊的輸入輸出量，并據(jù)此設(shè)計(jì)了軟件的界面等。
　　3)在VC++環(huán)境中結(jié)合OpenGL基礎(chǔ)程序框架，建立仿真繪圖場(chǎng)景，通過(guò)導(dǎo)入機(jī)械臂的關(guān)節(jié)模型的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的繪制，實(shí)現(xiàn)模型仿真顯示。介紹了機(jī)械臂軌跡規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以及仿真系統(tǒng)與關(guān)節(jié)控制器通信的實(shí)現(xiàn)。
　　4)介紹本仿真軟件中機(jī)械臂軌跡