(SCARA机器人的运动学分析.docVIP

电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 一、实验室名称：机电一体化实验室 二、实验项目名称：实验三 SCARA机器人的运动学分析 三、实验原理： 机器人正运动学所研究的内容是：给定机器人各关节的角度，计算机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态问题。 各连杆变换矩阵相乘，可得到机器人末端执行器的位姿方程（正运动学方程）为 ： = （1-5） 式1-5表示了SCARA手臂变换矩阵，它描述了末端连杆坐标系{4}相对基坐标系{0}的位姿，是机械手运动分析和综合的基础。 式中：， ， ，，， ，， 机器人逆运动学研究的内容是：已知机器人末端的位置和姿态，求机器人对应于这个位置和姿态的全部关节角，以驱动关节上的电机，从而使手部的位姿符合要求。与机器人正运动学分析不同，逆问题的解是复杂的，而且具有多解性。 1）求关节1： （1-8） 式中： ； 2）求关节2： （1-9） 式中： ； 3). 求关节变量d3 令左右矩阵中的第三行第四个元素（3.4）相等，可得： （1-10） 4). 求关节变量θ4 令左右矩阵中的第二行第一个元素（1.1,2.1）相等，即： 由上式可求得： 四、实验目的： 理解SCARA机器人运动学的D-H坐标系的建立方法； 掌握SCARA机器人的运动学方程的建立； 会运用方程求解运动学的正解和反解； 五、实验内容： 1给机器人四个关节各一个位移量，利用运动学分析的正解方程求出它机器人末端的位置和姿态，然后在机器人实验操作界面上，打开机器人运动分析菜单，输入同样的四个位移量，让机器人求出它末端的位置和姿态，看是否一样。 2给机器人一组末端的位置和姿态，据运动方程的逆解求机器人对应于这个位置和姿态的全部关节角。然后在机器人实验操作界面上，打开机器人运动分析菜单，输入同样的位置和姿态参数，让机器人求出它达到这个位置和姿态的各关节角，看是否一样。 六、实验器材（设备、元器件）： KLD-400型SCARA教学机器人 KLD-400型SCARA教学机器人配套软件控制系统 装有Windows系列操作系统的PC机 KLD-400型SCARA教学机器人控制箱 实验平台（带有标尺的）板 七、实验步骤及操作： 1、先把运动控制卡插入ISA插槽，按要求将SCARA机器人的连线都连好； 2、然后运行科利达公司提供的软件，运行菜单栏内的运动学分析，点击正运动学菜单，就会看到操作界面，在要求输入数值的地方输入相应的数值，点击计算按钮，结果就会在文本框中显示，记录下此时的输入与输出值； 3、这个结果与手工算出的结果相比较，是否一致，如果不一致，请分析原因； 4、点击运动学分析菜单下的逆运动学分析的菜单，按要求输入相应的数值，点击计算按钮，结果就会在输出的文本框中显示，记录此时的输入和输出值； 5、这个结果与手工算出的结果相比较，是否一致，由于逆解具有多解性，分析计算时应该舍哪个解是正确的。 八实验数据及结果分析： 1．软件正运动学分析结果: 输入值 20 40 d3 －50 45 输出值 nx －0.25819 ox -0.9659 ax 0 px 255.459 ny 0.965926 oy -0.2588 ay 0 py 185.317 nz 0 oz 0 az 1 pz -240 手算正运动学分析 输入值 20 40 d3 －50 45 输出值 nx －0.25820 ox -0.966 ax 0 px 255.46 ny 0.96593 oy -0.259 ay 0 py 185.32 nz 0 oz 0 az 1 pz -240 2．软件逆运动学分析结果: 输入值 px 219 py 226 pz -220 nx 1 ny 0 输出值 29.5869 40.9066 d3 -30 -70.4935 手算逆运动分析结果： 输入值 px 219 py 226 pz -220 nx 1 ny 0 输出值 29.587 40.91 d3 -30 -70.494 九、实验结论： 十、总结及心得体会： 十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议： 报告评分：