[发明专利]车载机械臂运动学建模方法

说明书

本发明公开了车载机械臂运动学建模方法，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，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，本发明，具有实用性强和求解过程简便的特点。

技术领域

本发明涉及车载机械臂技术领域，具体为车载机械臂运动学建模方法。

背景技术

PUMA560机器人属于工业型机器人，也可以称之为机械臂。从外形上来看，它很像人的手臂，主要是由许多刚性连杆和相连的关节交替连接形成的开式链。我们可以将一根根相连的连杆看作人的骨架，分别对应于人的胸、上臂和下臂，而连接连杆的关节类似人的肩关节、肘关节、腕关节。当前，自动化行业的发展迅猛而多变，人们对机械臂的使用程度越来越高，同时人们也越来越深入对机械臂的研究。而随着人类需求的不断丰富和变化，人们机器人的要求越来越高，不再仅仅关注于其安全问题，而是希望它能完成更加复杂的动作。

工业型机器人的系统，尤其是有许多个关节的工业型机器人，它们的系统通常十分复杂，而且呈非线性。这就使得运动学分析十分复杂，也很难对机器人运动学方程进行推导，各个关节变量同样十分繁琐，实用性差。因此，设计实用性强和求解过程简便的车载机械臂运动学建模方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供车载机械臂运动学建模方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：车载机械臂运动学建模方法，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。

根据上述技术方案，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。

根据上述技术方案，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。