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码垛机器人的空间连杆变换的描述

时间：2017-07-25 来源：机器人在线 阅读：10611 原创
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码垛机器人操作臂是由一系列连杆通过转动或移动关节串联而成的开式运动链。在对码垛机器人连杆和关节进行运行学分析时，D-H方法是一种简单而有效的方法，如图3.1所示为空间连杆的描述。

采用D-H方法对码垛机器人进行运动分析时，首先需要在每个转动关节处建立各转动关节的参考坐标系，坐标系建立的方法如下:

Z轴与转动关节轴共线，指向按右手规则转动的方向;

x轴与连杆的公垂线重合，指向下一转动关节轴处;

Y轴遵循笛卡尔坐标系原则。

 
在确定各连杆坐标系和连杆参数后，便可对连杆及连杆间变换进行描述。连杆变换是用来表示一个连杆坐标系到相邻另一连杆坐标系间的变换关系，包括平移、旋转及复合等变换过程。码垛机器人连杆间变换的通式可表示为
 
3-(6)所示各连杆变换矩阵依次相乘，可以得到码垛机器人系统的整体变换矩阵，即得到用于描述末端坐标系相对基坐标系变换的各关节变量的函数。
 
3.2码垛机器人的运动学求解
 
若已知码垛机器人各连杆参数及关节变量，可根据正运动学分析得到末端执行器的工作位姿;而当已知码垛机器人末端执行器的工作位姿时，可用逆运动学分析计算出各关节变量的值。
码垛机器人运动学分析过程中，采用D-H方法为每个连杆坐标系建立4X4的齐次变换矩阵，用来表示相邻连杆坐标系间的变换关系，如此末端坐标系可用基坐标系及中间各连杆坐标系表示。采用。一日方法描述的四自由度串联型码垛机器人坐标系的建立如图3.2所示。
图3.2和图3.3中，基坐标系{0}的原点放在支座中心轴与底座面重合处;底座坐标系{1}的原点放在底座中心轴与底座面重合处，初始位置时与坐标系{0}的原点重合，但指向不同，底座转动中心轴与支座中心轴间距离为
可绕支座中心轴转动，其转动角度记为;后臂坐标系{2}的原点放在电机2输出轴线与后臂对称中心所在截面重合处，后臂长度为,与底座转动中心轴间距离为,与底座转动中心轴间距离为,可相对底座转动，其转动角度记为前臂坐标系{3}的原点放在转轴与前臂对称中心所在截面重合处，前臂长度为，可相对后臂转动，其转动角度记为手掌坐标系{4}的原点放在手掌转轴与手掌对称中心所在截面重合处，手掌长度为可相对前臂转动，其转动角度记为末端执行器坐标系{5}的原点放在电机4输出轴线与手掌面重合处，末端执行器可相对手掌转动，其转动角度

 

码垛机器人 码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究 技术干货
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