优傲3机器人的运动学模型

时间：2017-11-27 来源：机器人在线阅读：11590

优傲3机器人的运动学模型

经过前面章节的叙述，我们可以由机器人视觉系统获取得到焊接路径的图像，经过处理后最终得到焊接路径的位置信息。本章要解决的问题是根据焊接路径的位置信息，控制机器人实现自动焊接作业，同时需要对焊接过程进行轨迹规划，使焊枪中心能平稳地进行焊接。

机器人运动学模型是控制其实现预期运动的基础，机器人运动学通常分为两类:机器人的正运动学和机器人的逆运动学。机器人的正运动学就是己知机器人各杆件的结构几何参数和各运动副的运动矢量，求机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。而机器人的逆运动学就是，己知机器人末端执行器相对于基座标系的位置和姿态，给出机器人各个杆件的几何结构参数，求解各运动副的运动矢量。正运动学和逆运动学的关系可以用图4-1来表示。

机器人运动建模方式有D-H建模和基于旋量的建模方式，其中最常用的是由Denavit和Hartenberg提出的D-H建模方式，本文也是利用D-H建模方式建立相邻两个连杆坐标系的转换关系，最后得到机器人末端执行器相对于基坐标系的位姿。

DH模型

机器人运动学参数之间的函数关系[}so}。一旦确定了机器人末端位姿与机器人运动学参数之间的函数关系，就可以通过改变机器人的运动学模型的内部参数来控制机器人在工作空间内的运动。

1955年，Denavit和Hartenberg在“ASME Journal of Applied Mechanics”发表了一篇论文，后来这篇论文里的机器人建模方法被称为DH模型。

DH建模方法优点在于其非常简单且通用性非常好，可对任何构型的机器人的连杆和关节进行建模，因此DH模型是现在最常用的机器人建模方式。DH模型描述的是:在机器人的各个关节上建立关节坐标系，然后确定相邻两个关节坐标系的转换方法，其中确定四个与坐标转换有关的机器人运动学参数，由这四个运动学参数确定相邻两个坐标系的变换矩阵。关节坐标系的建立方法和步骤如下：

机器人的逆运动学

机器人的逆运动学就是己知机器人末端执行器的位姿，求解各关机的转角。机器人的逆解有着广泛的应用，在机器人的路径规划和轨迹控制中，机器人的逆解是控制的关键。

工业机器人求逆解的方法可分为两种:数值求解和封闭解阴。在六自由度的机器人中，解其方程通常可以得到数值解，在一些特殊的情况可以得到其封闭解。由于封闭解比数值解法计算速度更快，效率更高，便于实时控制，因而常常求解其运动学封闭解。封闭解又可以分为两类:解析法和几何法。对于一般的的6R机器人，常用求逆解的方法包括解析法和几何法两种，解析法由于计算简单，适用性强而被广泛采用，本文也是采用解析法对UR3机器人进行求逆解。解析法求逆解的具体过程如下:

对于式(4.2 )，可以写成: