五自由度小型示教機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文的五自由度小型機(jī)器人(HERO)主要用來(lái)教學(xué)演示。本文分析了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，為其進(jìn)行點(diǎn)位，插補(bǔ)控制提供了基礎(chǔ)。機(jī)器人的主控制系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心輔助外圍芯片組成的，且利用單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通訊構(gòu)造主控制界面。 首先對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析，畫出了機(jī)器人的連桿簡(jiǎn)圖。然后對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了初始復(fù)位的研究，使機(jī)器人能夠在任意運(yùn)行時(shí)知道機(jī)器人的位置坐標(biāo)及一些相關(guān)的參數(shù)。然后運(yùn)用Denavit-Hartenberg

2、表示方法建立了機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系，最后求得了機(jī)器人末端手爪的某一參考點(diǎn)相對(duì)于基坐標(biāo)系的位姿變換矩陣，建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程。接著又用解析法求得了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)逆解進(jìn)行了分析，解決了多解的情況，確定了機(jī)器人唯一逆解的表達(dá)式。 在運(yùn)動(dòng)控制當(dāng)中，通過給定的機(jī)器人末端參考點(diǎn)在主坐標(biāo)系下的位置參數(shù)計(jì)算得到主變換矩陣，然后求出機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)需要運(yùn)動(dòng)的角度。且建立了從其終點(diǎn)坐標(biāo)系到基坐標(biāo)系構(gòu)造主變換矩陣的數(shù)學(xué)方

3、法。在此基礎(chǔ)上，本文用直觀的繪圖法畫出了機(jī)器人工作空間的主視投影圖和俯視投影圖。根據(jù)機(jī)器人工作空間的特點(diǎn)，確定了機(jī)器人主變換矩陣時(shí)輸入終點(diǎn)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(duì)機(jī)器人的雅可比矩陣進(jìn)行了討論和計(jì)算。構(gòu)造了機(jī)器人的雅可比矩陣，并對(duì)逆雅可比矩陣進(jìn)行了分析。 本文又對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了插補(bǔ)算法的分析，并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了直線插補(bǔ)的計(jì)算。在此基礎(chǔ)上又對(duì)機(jī)器人的圓弧、樣條曲線插補(bǔ)進(jìn)行了理論分析。 最后本文利用