论文网
机械手方面论文范文检索,与三自由度机械手运动学的相关毕业设计论文
本论文是一篇机械手方面毕业设计论文,关于三自由度机械手运动学的相关在职研究生毕业论文范文。免费优秀的关于机械手及运动学及坐标系方面论文范文资料,适合机械手论文写作的大学硕士及本科毕业论文开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
根据上面介绍的知识并考虑下面例外的特殊情况,可以为所有的关节定义坐标系.3）如果两个关节的Z轴平行,那么它们之间就有无数条公垂线.这时可挑选与前一关节的公垂线共线的一条公垂线,这样做就可以简化模型.
4）如果两个相邻关节的z轴是相交的,那么它们之间就没有公垂线（或者说公垂线距离为零）.这时可将垂直于两条轴线构成的平面的直线定义为X轴.也就是说,其公垂线是垂直于包含了两条Z轴的平面的直线,它也相当于选取两条Z轴的叉积方向作为X轴.这也会使模型得以简化.如图2：
（a）
（b）（c）（d）
（e）（f）（g）
图2通用关节组合的D-H表示法
在图2中,θ角表示绕z轴的旋转角,d表示在Z轴上两条相邻的公垂线之间的距离,a表示每一条公垂线的长度（也叫关节偏移量）,角α表示两个相邻的Z轴之间的角度（也叫关节扭转）.通常,只有θ和d是关节变量.
坐标建立以后,需要进行坐标的变换,得到最终机械手末端的运动方式.下面结合图2来介绍坐标系间的变换,即将一个参考坐标系变换到下一个参考坐标系.假设现在位于本地坐标系Xn―Zn,那么通过以下四步标准运动即可到达下一个本地坐标系Xn+1―Zn+1.
1）绕Zn轴旋转θn+1（如图2.2（a）与（b）所示）,它使得Xn和Xn+1互相平行,因为an和an+1都是垂直于Zn轴的,因此绕Zn轴旋转θn+1使它们平行（并且共面）.
2）沿Zn轴平移dn+1距离,使得Xn和Xn+1共线（如图2.2（c）所示）.因为Xn和Xn+1已经平行并且垂直于Zn,沿着Zn移动则可使它们互相重叠在一起.
3）沿Xn轴平移an+1的距离,使得Xn和Xn+1的原点重合（如图2.2（d）和（e）所示）.这是两个参考坐标系的原点处在同一位置.
4）将Zn轴绕Xn+1轴旋转αn+1,使得Zn轴与Zn+1轴对准（如图2.2（f）所示）.这时坐标系n和n+1完全相同（如图2.2（g）所示）.至此,我们成功的从一个坐标系变换到了下一个坐标系.
在n+1和n+2坐标系间严格地按照同样的四个运动顺序可以将一个坐标变换到下一个坐标系.如有必要,可以重复以上步骤,就可以实现一系列相邻坐标系之间的变换.从参考坐标系开始,我们可以将其转换到机器人的基座,然后到第一个关节,第二个关节等,直至末端执行器.这里比较好的一点是,在任何两个坐标系之间的变换均可采用与前面相同的运动步骤.
该文来源:http://www.sxsky.net/zhengzhi/050314157.html
3机械手运动学正解
通过上一节的介绍,结合实际中的机械手,演变出了1个3自由度机械手运动学分析的问题,通过合理的运动分析和运动学正问题的求解,首先我们将这个3自由度机械手的坐标建立起来.如图3：
图33维机械手D-H组坐标系的建立
坐标系建立以后,需要对D-H参数进行分析后建立D-H参数表,其中：
ai―沿Xi轴,Zi-1轴与Xi轴交点到Oi的距离；
αi―绕Xi轴,由Zi-1转向Zi；di―沿Zi-1轴,Zi-1轴和Xi交点至Oi-1坐标系原点的距离；
θi―绕Zi-1轴,由Xi-1转向Xi.
表13自由度机械手的D-H参数
结合表1中的参数值带入D-H变化矩阵的一般表达式（1）：
（1）
可得各个关节的变换矩阵：
（2）
（3）
（4）
相邻坐标间的齐次变换矩阵共有3个,即：0A1,1A2,2A3,其中：0A1为{1}向基础坐标系{0}的变换矩阵；1A2为{1}向基础坐标系{0}的变换矩阵；2A3为{1}向基础坐标系{0}的变换矩阵.机器手爪坐标系相对于基础坐标系的变换矩阵由公式：
0Ti等于0A1*1A2*等*i-2Ai-1*i-1Ai（5）
所以：0T3等于0A1*1A2*2A3等于
（6）
已知末端机械手爪在自身坐标系中的位置为P等于[0,0,-100,1]T,则由公式可得基于起始坐标系中的相对位置P’等于P*0T3等于[-100+200,0,100,1]T这样就得到了末端相对于极坐标的位置姿态X等于100,Y等于0,Z等于100；完全符合最初的设计需要,即机械手设计时待放置位置与计算的结果坐标位置相同,可实现X、Z轴方向上的水平或竖直移动,其移动范围参考D-H表中的关节变量,手部旋转角度为360°.这里要说明的是,由于各个关节坐标的选取具有不唯一性,所以解坐标也不是唯一的.
4结束语
本文首先介绍了D-H建模的方法,并且总结出了条理性的建模步骤,使得待研究对象的坐标、参数的获得变得简便.其次,结合了目前常用到的3轴机械手,虽然水平移动的机械手在应用中很常见,并且其末端姿态的算法虽然很简单,但是现有的算例几乎没有,在建立起与设计方案相符合的3自由度机械手的D-H坐标模型后,将姿态所对应的关节建立其特征矩阵,从而将末端的运动转换为矩阵的数学推导.本例中,并将所研究结果进行了直观的实物验证,这样为实际的设计模型提供了有力的理论依据,对实体的设计意义十分重要的指导意义.
【参考文献】
[1]陈公宁,沈嘉骥.计算方法[M].北京：高等教育出版社,2002：17-35.
[2]C.H.苏,CW.拉德克利夫著“运动学与机构设计[
机械手方面论文范文检索
[3]杨路,张景中,侯晓荣.非线性代数方程组与定理机器证明[M].上海科技教育出版社,1996：5-20.
[4]StifterSabine.Algebraicmethodforputinginversekinematics.JournalofIntelligentandRoboticSystems[J].Theory&Applications,2004,11（01）：79-89.
[5]LeabourneKortneyN.Two-linkhydrodynamicmodeldevelopmentandmotionplanningforunderwatermanipulation[D].TheUSA：TheStanfordUniversity,2001,4（03）：2-5.
[责任编辑：陈双芹]
机械手方面论文范文检索,与三自由度机械手运动学的相关毕业设计论文参考文献资料：