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基于MATLAB的6R机械臂运动学的仿真研究

胡宇航 张尚盈 张晓艳

胡宇航, 张尚盈, 张晓艳. 基于MATLAB的6R机械臂运动学的仿真研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (11): 27-32. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.004
引用本文: 胡宇航, 张尚盈, 张晓艳. 基于MATLAB的6R机械臂运动学的仿真研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (11): 27-32. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.004
HU Yuhang, ZHANG Shangying, ZHANG Xiaoyan. Kinematics simulation of 6R mechanical arm based on MATLAB[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (11): 27-32. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.004
Citation: HU Yuhang, ZHANG Shangying, ZHANG Xiaoyan. Kinematics simulation of 6R mechanical arm based on MATLAB[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (11): 27-32. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.004

基于MATLAB的6R机械臂运动学的仿真研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.004
基金项目: 武汉工程大学第十三届研究生教育创新基金(CX2021067)
详细信息
    作者简介:

    胡宇航,男,1997年生,硕士研究生,研究方向为机电一体化。E-mail:641587526@qq.com

    通讯作者:

    张尚盈,男,1972年生,博士,高级工程师,研究方向为机电一体化、机器人。E-mail:witocomis@163.com

  • 中图分类号: TP241

Kinematics simulation of 6R mechanical arm based on MATLAB

  • 摘要: 为了更好地控制液压机械臂在工业生产中作业,以6R液压机械臂为研究对象,运用改进D-H法对其进行建模,建立正运动学方程,通过空间几何法和数值解析法结合的方式得到机械臂各关节角度变量的8组解。通过MATLAB软件中的Robots Toolbox对机械臂建模,在关节空间内对其进行运动轨迹仿真,得到各关节轴的角位移、角速度和角加速度随时间变化的平滑曲线,仿真结果验证了所建立的运动学方程的正确性以及该机械臂参数的合理性。为后续液压机械臂的运动规划及实时控制提供了必要的理论基础和正确的运动学模型。

     

  • 图  1  液压机械臂三维模型

    图  2  液压机械臂平面尺寸

    图  3  机械臂坐标系简图

    图  4  关节5在基座坐标系下的投影

    图  5  运动学求逆解流程图

    图  6  机械臂初始姿态

    图  7  机械臂末端运动轨迹

    图  8  液压机械臂各关节仿真曲线

    表  1  液压机械臂D-H参数

    $ i $$ {a}_{i-1}/{\rm{mm}} $${\alpha _{i - 1} }/(^\circ )$$ {d_i}/{\rm{mm}} $${\theta _i}/(^\circ )$关节范围/$ (^\circ ) $
    1$ 0 $$ 0 $$ {d_1}(195) $$ {\theta _1} $$ (-120,120) $
    2$ {a_1}(120) $$ - 90 $$ 0 $$ {\theta _2} $$ ( - 32.5,87.5) $
    3$ {a_2}(850) $$ 0 $$ 0 $$ {\theta _3} $$ ( - 172,98) $
    4$ {a_3}(500) $$ 0 $$ 0 $$ {\theta _4} $$ ( - 90,90) $
    5$ {a_4}(130) $$ 90 $$ 0 $$ {\theta _5} $$ (-90,90) $
    6$ 0 $$ -90 $$ {d_6}(80) $$ {\theta }_{6} $$ ( - 360,360) $
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    表  2  运动学逆解数值

    组别$ {\theta _1} $$ {\theta _2} $$ {\theta _3} $$ {\theta _4} $$ {\theta _5} $$ {\theta _6} $
    10.523 61.047 20.785 41.309 00.785 42.094 4
    20.523 61.618 6−0.785 4−3.974 80.785 42.094 4
    30.523 61.047 20.785 41.309 0−0.785 42.094 4
    40.523 61.618 6−0.785 4−3.974 8−0.785 42.094 4
    5−2.618 01.858 20.342 9−2.201 02.356 2−1.047 2
    6−2.618 02.111 3−0.342 9−1.768 52.356 2−1.047 2
    7−2.618 01.858 20.342 9−2.201 0−2.356 2−1.047 2
    8−2.618 02.111 3−0.342 9−1.768 5−2.356 2−1.047 2
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2022-05-05
  • 网络出版日期:  2022-10-28

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