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码垛机器人本体设计以及运动学分析

时间：2017-12-12 来源：机器人在线阅读：9211

码垛机器人本体设计以及运动学分析

码垛机器人首先需要进行本体的建模，按照设计尺寸将主要部分进行三维建模，最终由加工厂进行制造，并装配好为后续研究做准备。

(1)首先设计码垛机器人的底座，用于安装整个机器人本体，同时承载整个机器人的重量，所以在设计时候要考虑它的力学性能。

(2)在底座上安装肩关节，一轴由底座与肩关节结合处给出，二轴和三轴的驱动电机都在肩关节上。

码垛机器人运动学分析

码垛机器人运动学正反解

针对本文研究的自主研发的TR-F 120码垛机器人，要进行运动学正反解的推导，则需要先建立其D-H参数表，如表2-2所示，同时还要建立起各个轴的坐标系，在此基础上才能进行具体的正反解解析式的推导。

对于本文的四轴码垛机器人，它的第四个轴始终竖直向下，为了便于计算且能够与D-H参数表对应，记为{6}，而实际的旋转轴在其上方的一个随动的铰链机构上，所以记为{4}, {6}与{4}之间保持一个机械位置关系，为了能够与D-H参数表对应，默认{4}和{5}重合。

反解推导步骤如下:

由于码垛机器人第四个轴始终竖直向下，则不考虑其姿态，只需考虑位置坐标即可。通过运动学逆解求得各轴的关节角解析表达式，此时可以由末端位置来计算出各轴的关节角度值。

奇异性

已知一个线性变换可以将关节速度和笛卡尔速度联系起来，那么就会产生一个问题，这个线性变换矩阵是可逆的吗?也就是矩阵是非奇异的吗?如果矩阵是非奇异的，则可以通过已知的笛卡尔速度得到关节速度:

大多数机器人都会存在奇异状态，当机器人处于奇异位形时，它会失去一定的自由度，也就是说在笛卡尔空间的某个方向上，机器人手臂无论如何都无法运动，类似于被锁死的状态，所以机器人要避开奇异位形。

本章介绍了码垛机器人的基本特征及各组成部分，阐述了其适用的工作场合，同时介绍了码垛机器人的技术参数，并介绍了码垛机器人的本体设计。在机器人运动学基本知识的基础上，以TR-F 120码垛机器人为研究对象，求取其正反解，并研究奇异位形。运动学是一个重要的内容，只有在掌握了运动学的基础上才能进行更深层次的研究，要对机器人进行轨迹规划首先要了解机械臂的连杆变换矩阵，然后由此作为切入点推导出相应的运动学方程，最终推导出相关机器人的运动学正反解，为轨迹规划做好基础准备。