五自由度关节式机械臂运动学分析与仿真.pdf

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第2期机械设计与制造

2017年2月MachineryDesignManufacture9

五自由度关节式机械臂运动学分析与仿真

张鑫，杨棉绒，郝明。

(1新乡学院网络管理中心，河南新乡453003；2．新乡学院计算机与信息工程学院，河南新乡453003；

3．新松机器人自动化股份有限公司，辽宁沈阳110168)

摘要：由于服务机器人机械手臂具备五自由度，空间自由运动柔性高和刚度强，被广泛应用娱乐服务。针对家用娱乐机

器人的手臂运动问题，利用各关节的相对关系得到了运动学描述。首先，定义了初始零位，同时利用MDH法建立了连杆

坐标系。其次从正、反运动学建模两个方面对娱乐机器人手臂进行了运动学描述。再次，利用MATLAB数学工具箱验证

了正、逆运动学求解工程的正确性。最后，利用OpenGL与Vs软件程序实现对手臂进行了仿真实验。仿真结果表明，该虚

拟场景能够反应出拟人手臂在三维视景中真实运动情况。，

关键词：五自由度；运动学仿真；MDH法；机械臂

中图分类号：TH16；TP242．3文献标识码：A文章编号：1001—3997(2017)02—0009—04

KinematicsAnalysisandSimulationofFive．DOFJointManipulator

ZHANGXin，YANGMian-rong，HAOMing。

(1．NetworkManagementCenter，XinxiangUniversity，He’nanXinxiang453003，China；2．ComputerandInformation

EngineeringCollege，XinxiangUniversity，He’nanXinxiang453003，China；3．SIASUNRobot＆AutomationCoLtd．，

．，

LiaoningShenyang110168，China；)

Abstract：Theservicerobotannisusedwidelyintheentertainmentindustry，becauseoffivefreedomdegree，freespace

motionofhighflexibilityandstrongrigidity．Accordingtorgabbingobjectsproblemofhomeentertainmentrobotshumanoid

arm，kinematicsdesctionisobtainedbyusinghterelativerelationsofeachjoint．Firstofall，defineshteinitialzeFo，and

buildsMDHmethodbasedonconnectingrodcoordinatesystem．Second@descriptstwoaspectskinematicsfrompositiveand

inversekinematics．Then，lt$eMATLABmathtooltovalidateofhtepositiveandinversekinematcissolutionprojecaFinally，

usinghteOpenGLandVSsofiwaceprorgamcarriesouttoaimsimulationexperimenaThesimulatoinresultsshowthatvirtual

sceneCOnreflectactualsituationofhumnaoidarminthreedimensio

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