機(jī)器人手臂下棋運(yùn)動(dòng)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真.pdf

1、本文針對(duì)機(jī)器人手臂沿棋盤(pán)格運(yùn)動(dòng)問(wèn)題展開(kāi)了研究，對(duì)五自由度機(jī)器人手臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析并分別求解出正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，針對(duì)機(jī)器人手臂末端沿棋盤(pán)格的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了路徑規(guī)劃，并對(duì)理論分析和算法設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到良好的仿真效果。主要研究?jī)?nèi)容為： (1)五自由度下棋機(jī)器人手臂的模型建立。根據(jù)機(jī)器人手臂下棋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中姿態(tài)與人類(lèi)相似的原則，對(duì)五自由度機(jī)器人手臂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，介紹了各連桿的組成，各關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度等參數(shù)，確定了本文要研究的

2、機(jī)器人手臂的三維模型。 (2)下棋機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。主要應(yīng)用D-H坐標(biāo)變換方法，建立了機(jī)器人手臂各關(guān)節(jié)連桿坐標(biāo)系，表示出各連桿參數(shù)，應(yīng)用各齊次變換方程連乘求解出正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并采用代數(shù)法求解出各角度方程式，即逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上求解出機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)控制的雅克比矩陣。 (3)機(jī)器人手臂末端沿棋盤(pán)格運(yùn)動(dòng)的路徑規(guī)劃。按照下棋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中以仿人的姿態(tài)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，本文規(guī)劃了機(jī)器人手臂末端在棋盤(pán)格上由一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)，沿Be

3、zier曲線(xiàn)或B樣條曲線(xiàn)路徑運(yùn)動(dòng)，分別設(shè)定出這兩種曲線(xiàn)的四個(gè)控制點(diǎn)。沿B樣條曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要求解出B樣條曲線(xiàn)兩個(gè)端點(diǎn)控制點(diǎn)坐標(biāo)方程，分別給出兩種路徑求解方法。 (4)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。在對(duì)機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和末端沿棋盤(pán)格路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)各章求解公式，應(yīng)用VC++6.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)和OpenGL接口進(jìn)行了三維模型仿真和運(yùn)動(dòng)路徑仿真，編程輸出了本文研究的機(jī)器人手臂末端沿棋盤(pán)格上一點(diǎn)到另一點(diǎn)按照Bezier曲線(xiàn)和B樣條曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的三維模