运动学问题是在不考虑引起运动的力和力矩的情况下，描述机械臂的运动。上一篇我们已经讨论了机器人运动方程的表示方法，这一篇将会讨论机器人的DH建模方法。
Denavit-Hartenberg（D-H）模型于1955年首次提出，用于描述机器人连杆和节点之间相互关系。后来逐步完善推导出了D-H 建模法，采用矩阵来表示机器人各杆件相对位姿，再进行坐标变换，得到末端执行器的总变换矩阵。直至今日，仍然是当下主流的机器人建模方法。
参考文章：
标准DH建模与改进DH建模
matlab机器人工具箱六轴机器人的DH模型和改进DH模型建立与区别
标准DH与改进DH的讨论

标准DH建模法

教材中《机器人建模与控制》把标准DH建模法讲得比较清楚，主要是它的坐标系建模方法比较简单、直接。根据DH表示法确定一个一般步骤为每个关节指定参考坐标系，然后确定如何实现任意两个相邻坐标系之间的变换，最后写出机器人的总变换矩阵。如图所示表示了三个顺序关节和两个连杆，每个关节都是可以转动和平移的。第一个关节指定为关节i-1，第二个关节指定为关节i，第三个关节指定为关节i+1。在这些关节前后可能还有其他关节，连杆也是如此表示，连杆i位于关节i与关节i+1之间。

1、standard_DH建立每个关节参考坐标系步骤：

对于（1）：每个连杆坐标系z轴的方向确定方法，若旋转关节通过右手定则旋转来确定z轴，若是平动关节则z轴的方向即是沿其关节运动的方向。关节i处的连杆坐标系下标为i-1，以此类推。
对于（2）：确定好各连杆坐标系z轴的方向，接下来确定x轴的方向。在关节不平行或相交的情况下，x轴的方向为两关节下坐标系z轴的公垂线的方向。
对于（3）：若两关节z轴平行，选取与前一关节公垂线共线的一条垂线来确定x轴方向；若两关节z轴相交，则没有公垂线，就选取两坐标系的z轴叉乘的平方的方向来确定x轴的方向。
当z轴和x轴都确定好之后，y轴的方向通过右手定则来确定。

2、standard_DH建模分析的步骤：

改进DH建模法

1、modified_DH建立每个关节参考坐标系步骤：

可以看出，改进DH相较于标准DH法建立连杆坐标系有很大不同。

2、modified_DH建模分析的步骤：

标准与改进DH建模法的区别

（1）固连坐标系不同
SDH方法关节i上固连的是i-1坐标系，即坐标系建在连杆的输出端；MDH关节i上固连的是i坐标系，即坐标系建在连杆的输入端。
（2）坐标系变换顺序不同
SDH方法是ZX类变换：先绕着i-1坐标系的的Zi-1轴旋转和平移，再绕着坐标系i的Xi轴进行旋转和平移；MDH方法是XZ类变换：先绕着i坐标系的的Xi轴旋转和平移，再绕着坐标系i的Zi轴进行旋转和平移；
（3）SDH是后置模型，将末系和基系，建立在一起；改进DH是前置模型，将0系和1系，建立在一起。因此，SDH下表示的位姿和MDH下的位姿相比差了一个基座标系到末坐标系的变换，一般性都是一个纯平移。当然这个变换可以补偿到DH参数表中。

实例分析

1.实例一

分别使用标准DH与改进DH表示法建立如下机械手的坐标系，写出其DH表。

从上图可以看出，这是一个普通的0-R-R-R的机械臂，基座固定，各关节都是旋转关节，且连杆都在同一平面内。

modified_DH表示

如图，由于所有连杆在同一坐标系内，所以所有坐标系的的Z轴都垂直于纸面向外，基坐标系{0}与坐标系{1}原点重叠。给出DH表：

standard_DH表示

如图，由于所有连杆在同一坐标系内，所以所有坐标系的的Z轴都垂直于纸面向外，坐标系{2}与末端坐标系{3}原点重叠。给出DH表：

1.实例二：

以上图图纸的机器人为例，分别用标准和改进DH法建立坐标系。

standard_DH表示

modified_DH表示

机器人学基础（三）：机器人运动学相关推荐

机器人学：（3）机器人运动学
机器人运动学(Kinematics)是从几何角度描述和研究机器人的位置.速度和加速度随时间的变化规律的科学,它不涉及机器人本体的物理性质和加在其上的力.这里主要介绍机器人运动学的建模方法及逆运动学的求 ...
机器人学基础--运动学--2.3 变换矩阵
机器人学基础二.机器人运动学 2.3 变换矩阵 (1)齐次坐标系变换 2.1,2.1中讨论了坐标系及其平移,旋转两种变换.在实际应用中两个坐标系之间的关系往往既有平移又有旋转,因此这篇文章我们将讨论 ...
【机器人学、机器视觉与控制】臂形机器人——机器人运动学
文章目录机器人运动学 1 描述一台机械臂(标准D-H参数法) 2 正运动学 2.1 两连杆机器人 2.2 六轴机器人 3 逆运动学 3.1 封闭形式解(用于六轴机械臂) 3.2 数值解 3.3 轨迹 ...
三自由度机器人运动学matlab仿真实验报告,3自由度机器人的正运动学建模研究...
. 3 MATLAB构建机器人仿真模型机器人学工具箱(Robotics Toolbox for MATLAB) 是MATLAB中专门用于机器人仿真的工具箱,在机器人建模.轨迹规划.控制.可视化方面使 ...
机器人学基础（3）-动力学分析和力-拉格朗日力学、机器人动力学方程建立、多自由度机器人的动力学方程建立
机器人学基础(3)-动力学分析和力-拉格朗日力学.机器人动力学方程建立.多自由度机器人的动力学方程建立本章节主要包括拉格朗日力学.拉格朗日函数及建立求解.多自由度机器人的动力学方程.机器人的静力分析 ...
机器人学基础（1）-位置运动学-正运动学、逆运动学方程建立及其求解
机器人学基础(1)位置运动学:正运动学.逆运动学方程建立及其求解机器人学基础学了个知识框架入门,以此来写一下总结笔记,便于以后要用到相关知识点进行翻阅. 本次机器人学基础笔记主要分为几个章节:位置运 ...
【机器人学习】三自由度康复机器人运动学分析（）
具体内容如下: 下载链接带matlab代码+solidworks模型 1.三自由度康复机器人运动学分析 ( 用q1代替,其他类似) Nx=cos(q3)*(cos(q1)*cos(q2) - sin ...
《动手学机器人学》7.4机器人运动学介绍|机械臂运动学|两轮差速底盘运动学|轮式里程计
本系列教程作者:小鱼公众号:鱼香ROS QQ交流群:139707339 教学视频地址:小鱼的B站完整文档地址:鱼香ROS官网版权声明:如非允许禁止转载与商业用途. 7.4 机器人运动学介绍机器 ...
三轴delta并联机器人运动学算法C#代码
三轴delta并联机器人运动学算法求解,C#写了一个简单的工具. 代码: C#工程文件下载链接:https://download.csdn.net/download/wf115813989/122 ...
三轴全向机器人运动学分析
前言:机器人日趋火热,各式各样的机器人随即诞生!今天要谈的是三轴全向机器人,吾理小子是个简单的钢铁直男,争取用最通俗的话语将其运动学讲述清楚,希望对各位道友有帮助. 1.三轴全向机器人背景什么是三轴 ...

机器人学基础（三）：机器人运动学

标准DH建模法

1、standard_DH建立每个关节参考坐标系步骤：

2、standard_DH建模分析的步骤：

改进DH建模法

1、modified_DH建立每个关节参考坐标系步骤：

2、modified_DH建模分析的步骤：

标准与改进DH建模法的区别

实例分析

1.实例一

modified_DH表示

standard_DH表示

1.实例二：

standard_DH表示

modified_DH表示

机器人学基础（三）：机器人运动学相关推荐

最新文章

热门文章