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马鞍形焊缝焊接机器人姿态计算方法

时间：2017-11-01 来源：机器人在线阅读：8437

马鞍形焊缝焊接机器人姿态计算方法

刚体的位姿描述

在全局坐标系中可以描述焊接机器人的各杆件的运动，在各个运动杆件建立一个连杆坐标系(又称局部坐标系)，运动学问题是求解局部坐标系相对全局坐标系的变换矩阵。为了得到变换矩阵需要先了解机器人位置描述和姿态的表示、坐标变换和齐次坐标变换相关的内容

1。位置描述

3.位姿描述

位姿为刚体的位置和姿态的统称，相对于参考坐标系{A}, {B}坐标系中原点的位置与在坐标轴中的方位可以通过位置和旋转矩阵描述。在参考坐标系{A}中刚体B的位姿可以利用坐标系}B}描述，见式((3.7)。

齐次坐标变换

在对机器人进行运动学分析中，常在机器人各部件上建立坐标系，通过数学方法得到各坐标系之间的关系，其中常见的坐标系有基座坐标系、附体坐标系、焊枪坐标系等。为了使机器人运动学分析有总体参照，常在大地上建立一个坐标系，把这个坐标系称为基座坐标系;为了分析机器人连杆的运动情况，在机器人连杆上建立坐标系，把它称作附体坐标系;在机器人焊枪上建立坐标系，把它称作焊枪坐标系。

齐次坐标是用n+1维坐标来表述n维空间中位置的方法，其中第n+1个分量称为比例因子。齐次坐标提供了更方便的坐标变换法，具有坐标缩放的功能，而且能够用一个齐次坐标变换矩阵表示机器人的转动和平移运动。在机器人运动学分析中，齐次坐标变换矩阵为4x4矩阵，可以表示为:

D-H坐标变换矩阵

相邻的坐标系可以用齐次变换矩阵来表示，同理，相应的连杆机构也可以用齐次变换矩阵来表示。对于整个机器人末端位姿的描述，是求解相应广义上连杆的变换矩阵相乘

一般来说可以把机器人的机械手看做为一个开式运动链，它由一系列连杆机构通过移动或转动关节串联而成。该运动链的首端固联在基座上，末端安装可以自由活动的手腕。D-H方法是最常用的描述相邻两连杆之间位置关系的方法，D-H方法严格的规定了每个坐标系的坐标轴，并且规定了关节和连杆的四个参数。对于任意两个连杆，这四个参数分别是: