《工业机器人技术基础许文稼全套配套课件第四章 44工业机器人D H建模方法 课件1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业机器人技术基础许文稼全套配套课件第四章 44工业机器人D H建模方法 课件1（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工业机器人D H建模方法 主要内容 掌握关节机器人的数学模型 掌握描述两个相邻连杆坐标系间的空间位姿关系的4个参数 掌握DH建模的流程及方法 关节机器人数学模型 关节 运动副 高副 低副 运动副 通常机器人的运动副都是低副机构 由旋转关节或移动关节组成 每个关 节具有一个自由度 两构件之间是线或点接触 如凸轮 齿轮 两构件之间是面接触 如旋转副 移动 副 圆柱副 螺旋副 平面副 球面副 7自由度机器人具有7个关节和7个连杆 关节1 关节2 关节3 关节4 连杆0 连杆1 连杆2关节5 关节6 关节7 连杆3 连杆4 连杆5 连杆6 连杆7 DH的4个参数 一个长度不为零的连杆的两端连接了两个关
2、节 连杆的运动学功能在于保持 两端关节轴线之间固定的几何关系 1 连杆i 1的长度a i 1 关节轴线i 1和关节轴线i 的公法线长度 2 连杆i 1的扭角 i 1 关节轴线i 1和关节轴线i的夹角 指 向为从轴线i 1到轴线i 两关节i和i 1的轴线平行时 i 1 0 两关节i和i 1的轴线相交时a i 1 0 指向可任意规定 DH参数定义 3 连杆i 相对于连杆i 1的 偏置di 关节i上的两条公法线ai与ai 1之间的距离 沿关节轴线i测量 如关节是移动关节 则它是 关节变量 4 关节角 连杆i 相对于连杆i 1绕轴线i 的旋转角度 绕关节轴线i测量 如关节i是转动关节 则它是 关节变量
3、 i 1 a i 1 d i a i 每一关节轴线有两条公 法线与之垂直 DH坐标系的建立 为了确定各连杆之间的相对运动和位姿关系 在每个连杆上固接一个坐标 系 基坐标系 0 坐标系 n 坐标系 i 1 坐标系 0 和 n 的规定 Z0轴沿关节轴1的方向 关节变 量1为零时 坐标系 0 与 1 重合 关节1是旋转关节时 d0 0 关节1是移动关节时 0 0 Zn轴沿关节轴n 1的方向 关节变 量n 1为零时 坐标系 n 1 与 n 重合 关节n 1是旋转关节时 dn 0 关节n 1是移动关节时 n 0 中间连杆坐标系 i Z轴 与关节轴i共线 指向不定 X轴 与公垂线重合 指向从i到i 1 当
4、相交时 原点O取为XZ的交点 相交时 其交点为 i 原点 平行时 i 原点取在使偏置为零处 坐标系与连杆参数 从 到沿测量的距离 从 到绕旋转的角度 从 到沿测量的距离 从到绕旋转的角度 D H建模步骤 1 确定Z轴 找出关节轴线及关节转向采用右手定则确定Z 2 确定原点 如果两相邻轴线Zi与Zi 1不相交 则公垂线与轴线i的交 点为原点 注意平行时原点的选择应使偏置为零 如果相交则交点 为原点 注意 如果重合则原点应使偏置为零 3 确定X轴 两轴线不相交时 X与公垂线重合 指向从i到i 1 若两轴线相交 则X是两轴线所成平面的法线 注意 如果两轴线重合 则X轴与轴线垂直且使其他连杆参数为零
5、4 按右手定则确定Y 5 当第一个关节变量为零时 规定 0 与 1 重合 对于 末端坐标系 n 原点与X任选 希望坐标系 n 使杆参数尽量为零 原则 先建立中间坐标系 i 后两端坐标系 0 n 连杆变换 相邻连杆坐标系 i 与 i 1 的齐次变换矩阵 四个参数 分成四个基本子变换 1 绕转 2 沿移 3 绕转 4 沿移 Z i 1 X i 1 Y i 1 i 1 a i 1 Z i Y i X i a i d i i 连杆变换 因所有的子变换都是相对于动系的 所以 即为相邻连杆坐标系 i 与 i 1 的齐次变换矩阵 正向运动学方程 杆1 杆2 杆3 杆5 杆4 X0 X1 Y0 Y1 X6 Y6 X5 Y5X4 Y4 X3 X2 Y2 根据D H表示法 确定了相邻 连杆坐标系 i 与 i 1 的齐次变 换矩阵 最后根据正向运动学 方程 写出机器人的总变换矩 阵 总结 学习了关节机器人基于移动副和转动副的数学模型 掌握了描述两个相邻连杆坐标系间的空间位姿关系的4个参数的意义 以及 特殊位置下参数的变化 掌握了DH建模的整套流程和方法
