采棉机器人的运动学计算及仿真范例.doc

南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书(论文) 作 者： 卢浩 学 号： 201080425 系 部： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 题 目： 采棉机器人的运动学计算与仿真研究 指导者： 蒋荣 讲师 评阅者： 2012 年 5月 南 京 毕业设计说明书（论文）中文摘要 机器人运动学是机器人学的一个重要分支，是实现机器人运动控制的基础。 本文从机器人运动学的数学基础出发，结合采棉机器人的本体结构特点，按照D-H理论建立起机器人杆件坐标系，详细阐述了采棉机器人的运动学方程的正解及逆解的推导和求解过程。利用MATLAB工具，实现了简单的仿真，有助于加深对机器人关节运动的深入理解，对于路径规划，控制等方面的研究提供了重要的参考价值，为工程人员提供了一种有效的分析手段。 关键词 机器人 运动学 MATLAB 仿真 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title The calculation and emulation of cotton picker robot kinematics Abstract The robot kinematics is an important branch of robotics ,which is the base of robot motion control . In this paper, the mathematical basis of the robot kinematics , combined with the body structure characteristics of the cotton picker robot , adopt to robot coordinate system to establish in accordance with the D-H theory , elaborated on the cotton picker robot kinematics equations with inverse solution derivation and solution procedure . To achieve a simple emulation using MATLAB tools to help in-depth understanding of the movement of robot joints , and provides an important reference value for path planning, control, research , and provide an effective means of analysis to engineering staff . Keyword robot kinematics MATLAB emulation 目录 第一章 绪论 1 1.1 国内外研究现状 1 1.2 课题研究内容 3 1.3 课题研究的目的和意义 3 第二章 机器人运动学的数学基础 5 2.1 齐次坐标与动系位姿矩阵 5 2.2 齐次变换 8 2.3 机器人的位姿分析 13 2.4 机器人正向运动学和逆向运动学 16 第三章 采棉机器人的运动学计算 19 3.1 采棉机器人的本体结构 19 3.1.1 机械手的关节结构 19 3.1.2 支架、丝杠以及行走机构 22 3.2 采棉机器人的运动学 24 3.2.1 机械手参数及其坐标系的建立 24 3.2.2机械手正运动学解 25 3.2.3机械手逆运动学解 27 3.2.4 运动学结果分析 33 第四章 基于MATLAB的采棉机器人研究 34 4.1 机器人工具箱简介 34 4.2 采棉机器人的运动学仿真 34 4.2.1 机械手连杆参数设定 34 4.2.2 机械手仿真模型的建立 34 4.3 机械手运动学仿真 37 4.3.1 机械手正运动学仿真及结果分析 37 4.3.2 机械手逆运动学仿真及结果分析 42 49 第五章 总结 49 参考文献 50 致谢 51 附录 52 第一章 绪论 1.1 国内外研究现状 在国内，全面实现棉花采摘的自动化和智能化依然任重道远。 2011年王