[发明专利]车载机械臂运动学建模方法

权利要求书

1.车载机械臂运动学建模方法，其特征在于：包括

步骤一，基于D-H方法对PUMA560机器人进行数学建模；

步骤二，机器人正逆运动学求解；

步骤三，利用Matlab对机器人模型进行仿真分析，验证机器人正逆运动学算法合理性。

2.根据权利要求1所述的车载机械臂运动学建模方法，其特征在于：所述步骤一中，包括D-H参数设置环节，具体为一个有n个关节的机械手有n+1个连杆，连杆0是机械臂的基础，连杆n与末端执行机构固定连接，连杆J-1和连杆J由关节J连接，连杆J由关节J驱动，连杆可视为刚体，从而明确了相邻两关节轴之间的空间关系，连杆可以用两个参数描述长度A_j和扭转角α_j，可以用两个参数来描述一个关节，即杆抵消D_j和关节角θ_j.两个相邻连杆坐标系之间的距离在同一关节轴杆抵消D_j，和旋转角度的两个连杆相对于关节轴关节角，z轴即是关节j的轴线。

3.根据权利要求2所述的车载机械臂运动学建模方法，其特征在于：上述步骤一中，关节角θ_j为j-1轴和xj轴关于zj-1轴的角度，表示转动关节变量；连杆偏移d_j为j-1坐标系原点沿zj-1轴到xj轴的距离，表示移动关节变量；连杆长度a_j为zj-1轴和zj轴沿xj轴之间的距离，其为常量；连杆扭转角α_j为zj-1轴和zj轴关于xj轴的角度，其为常量；关节类型σ中，σ＝0表示转动副，σ＝1表示移动副，其为常量。

4.根据权利要求3所述的车载机械臂运动学建模方法，其特征在于：所述步骤一中，包括建立空间坐标系，以PUMA560机器人为例，进行运动学的建模与仿真分析，PUMA560机器人具有6个关节角度，分别用表示，每个连杆都有两个关节，与其他连杆相连，且每个连杆对应一个坐标系。如，基座坐标系{X0，Y0，Z0}，大臂坐标系{X2，Y2，Z2}，小臂坐标系{X3，Y3，Z3}，夹爪坐标系{X6，Y6，Z6}，连杆位姿发生变化，各个坐标系也会随之同步改变，表明连杆的实际位姿，基座用连杆0表示，基座0和连杆1由关节1相连，连杆1和连杆2由关节2相连。

5.根据权利要求4所述的车载机械臂运动学建模方法，其特征在于：所述PUMA560包含六个转动关节：Xj轴：Zj轴和Zj-1轴的公法线，与Zj-1轴的方向相反；Yj轴：由右手直角坐标系规定；Zj轴：j+1关节方向上的运动轴；两连杆间距dj:Xj和Xj1两坐标轴的公法线距离；两连杆夹角θj:坐标轴Xj和Xj1之间的夹角；连杆长度aj:Zj和Zj-1两轴心线公法线的长度；连杆扭角αj:Zj和Zj-1；两轴心线的夹角，因此相邻的坐标系j和j-1的D-H变换矩阵：

逆变换：

借助Matlab Robotics Toolbox，便可以通过指令来创建一个PUMA560机器人。