哈工大PUMA机器人大作业.docVIP

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2017年秋季学期研究生课程考核

（读书报告、研究报告）

考核科目

:机器人技术

学生所在院（系）

:机电学院

学生所在学科

:机械电子

学生姓名

:王

学号

:17S

学生类别

:学硕

考察结果

:

阅卷人

:

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PUMA机器人正逆运动学推导及运动空间解算

图1PUMA机器人模型

任务:

建立坐标系；

给出D-H参数表；

推导正、逆运动学；

编程得工作空间。

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建立坐标系

根据PUMA机器人运动自由度，在各关节处建立坐标系如图2所示。

图2PUMA机器人坐标系建立图

其中与原点交于一点,与原点交于一点。

D-H参数表

D-H参数表可根据坐标系设定而得出，见表1。

为绕轴，从到的角度；

为绕轴，从到的角度；

为沿轴，从与交点到的距离；

为沿轴，从与到的距离。

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杆件

变量（当前值）

变量范围

1

0

0

2

3

0

4

0

5

0

0

6

0

表1PUMA机器人杆件参数表

正运动学推导

由坐标系及各杆件参数可得到6个连杆变换矩阵。

根据各连杆变换矩阵相乘，可以得到PUMA机械手变换矩阵，其矩阵为关节变量的函数。

将上述变换矩阵逐个依次相乘可以得到。

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等式联立，对比等式左右两侧元素可得：

nx=sin(c6)*(cos(c4)*sin(c1)-cos(c2+c3)*cos(c1)*sin(c4))+cos(c6)*(cos(c5)*(sin(c1)*sin(c4)+cos(c2+c3)*cos(c1)*cos(c4))+sin(c2+c3)*cos(c1)*sin(c5))；

ox=cos(c6)*(cos(c4)*sin(c1)-cos(c2+c3)*cos(c1)*sin(c4))-sin(c6)*(cos(c5)*(sin(c1)*sin(c4)+cos(c2+c3)*cos(c1)*cos(c4))+sin(c2+c3)*cos(c1)*sin(c5))；

ax=sin(c5)*(sin(c1)*sin(c4)+cos(c2+c3)*cos(c1)*cos(c4))-sin(c2+c3)*cos(c1)*cos(c5)；

px=d6*(sin(c5)*(sin(c1)*sin(c4)+cos(c2+c3)*cos(c1)*cos(c4))-sin(c2+c3)*cos(c1)*cos(c5))-d2*sin(c1)-d4*sin(c2+c3)*cos(c1)+a2*cos(c1)*cos(c2)+a3*cos(c1)*cos(c2)*cos(c3)-a3*cos(c1)*sin(c2)*sin(c3)；

ny=-sin(c6)*(cos(c1)*cos(c4)+cos(c2+c3)*sin(c1)*sin(c4))-cos(c6)*(cos(c5)*(cos(c1)*sin(c4)-cos(c2+c3)*cos(c4)*sin(c1))-sin(c2+c3)*sin(c1)*sin(c5))；

oy=sin(c6)*(cos(c5)*(cos(c1)*sin(c4)-cos(c2+c3)*cos(c4)*sin(c1))-sin(c2+c3)*sin(c1)*sin(c5))-cos(c6)*(cos(c1)*cos(c4)+cos(c2+c3)*sin(c1)*sin(c4))；

ay=-sin(c5)*(cos(c1)*sin(c4)-cos(c2+c3)*cos(c4)*sin(c1))-sin(c2+c3)*cos(c5)*sin(c1)；

py=d2*cos(c1)-d6