机器人建模中移动关节如何建立坐标系_案例（一）三自由度机器人模型建立

下图所示为一个三自由度机器人，其中包括一个移动关节。该操作臂称为“RPR型机构”（一种定义关节类型和顺序的表示方法）。分析机构并建立相应连杆坐标系，写出各连杆的D-H参数。最后通过matlab进行仿真

三自由度操作臂

1、建立连杆坐标系

对于一个新机构，可以按照下面步骤正确建立连杆坐标系

1）找出各关节轴，并标出（或画出）这些轴线的延长线。在下面的步骤2至步骤5中，仅考虑两个相邻的轴线（关节轴

和

）。

2）找出关节轴和

和

之间的公垂线或关节轴

和

的交点，以关节轴

和

的交点或公垂线与关节轴

的交点作为连杆坐标系{

}的原点。

3）规定

轴沿关节轴

的指向。

4）规定

轴沿公垂线的指向，如果关节轴

相交，则规定

轴垂直于关节轴和

所在的平面。

5）按照右手定则确定

轴。

6）当第一个关节变量为0时，规定坐标系{0}和{1}重合。对于坐标系{N}，其原点和的方向可以任意选取。但是在选取时，通常尽量使连杆参数为0。

通过上述步骤，建立连杆坐标系和D-H参数如下

在MATLAB建立模型，代码如下：

%通过改进D-H参数建立连杆，那个参数为变量就不写那个参数。

至此三自由度机器人模型建立完成，为了验证模型，我们可以通过调整坐下角的q1~q3来调节模型的三个自由度并验证其是否是我们想要的旋转（或平移）运动。通过我们还可以同构代码求解末端相对于基坐标的姿态或者机器人经过一定变换后的姿态。如将机器人模型绕

轴旋转90°，向

轴平移2个单位，最后绕

轴旋转90度。

T = RPR.fkine([0 0 0])   %零变换时末端坐标系相对于基坐标的姿态
RPR.plot([pi/2,2,pi/2])  %输入一定参数后机器人图形
T2 = RPR.fkine([pi/2,2,pi/2])  %变换后末端坐标系相对于基坐标的姿态

同时，我们也可以通过简单的几何验证法，来验证上述结果是否正确。

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