• 欢迎访问开心洋葱网站,在线教程,推荐使用最新版火狐浏览器和Chrome浏览器访问本网站,欢迎加入开心洋葱 QQ群
  • 为方便开心洋葱网用户,开心洋葱官网已经开启复制功能!
  • 欢迎访问开心洋葱网站,手机也能访问哦~欢迎加入开心洋葱多维思维学习平台 QQ群
  • 如果您觉得本站非常有看点,那么赶紧使用Ctrl+D 收藏开心洋葱吧~~~~~~~~~~~~~!
  • 由于近期流量激增,小站的ECS没能经的起亲们的访问,本站依然没有盈利,如果各位看如果觉着文字不错,还请看官给小站打个赏~~~~~~~~~~~~~!

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

人工智能 搁浅 2999次浏览 0个评论

        UR5构型的机械臂是目前机器人领域比较常见的一种,本文基于GuYueInvent PROBOT C800(《如何从Solidworks导出URDF模型 · 古月》课程中使用的机械臂)机械臂,从DH建模,到正逆运动学的推导,介绍其整个运动学建模的过程,并演示了在matlab 2015a和ROS-Rviz环境下的运动效果。

 

一、C800的DH模型:

        DH建模法是建立串联机器人连杆坐标系最常用的方法,目前学术界同时存在标准DH和改进DH两种建模方法,本文是应用的标准DH建模法对机械臂建模,图1是GuYue Invent PROBOT C800机械臂的尺寸参数。

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

图1  C800机械臂尺寸参数

 

         建立如图2所示的连杆坐标系,根据坐标系写出其DH参数表,见表1。

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

图2  C800机械臂连杆坐标系

 

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示


二、C800
的正运动学:

        机械臂的正运动学是把机械臂的关节变量作为自变量,描述机械臂末端执行器的位置和姿态与机械臂基座之间的函数关系。

 

1.变换矩阵的推导:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

2.末端执行器位姿推导:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

至此,正运动学就推导完毕了。

三、C800的逆运动学:

         机械臂的逆运动学就是已知末端执行器相对于基坐标系的位置和姿态,求对应的六个关节角度。

1.变换矩阵的求解:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

2.关节1的求解:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

3.关节5的求解:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

4.关节6的求解:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

5.关节3的求解:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

6.关节2的求解:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

7.关节4的求解:

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

四、效果演示

1.正运动学测试:

        利用MATLAB 2015a robotic toolbox进行机械臂的建模,并验证正运动学推算的正确性。

以下是利用toolbox计算的程序。

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

        同时,为了测试自己的正运动学算法是否正确,笔者是在VS中编写的C程序来测试,两者误差基本为0。

以下是利用关节角度控制机械臂运动的代码及演示图。

 

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

2.逆运动学测试:

        在Ubuntu18.04 ROS-Melodic下,利用Rviz的可视化界面,测试逆运动学的实时效果,如图。

UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示

 

点击按钮,C800机械臂末端会朝着竖直向下的方向移动,机械臂控制器实时解算位姿,解出距离当前位姿最靠近的解(控制周期10ms)。

 

以上就是笔者基于GuYueInvent PROBOT C800型机械臂推演的运动学算法,并在MATLAB和ROS-RVIZ中测试验证算法可用性的整个流程,也借鉴了许多网络上的建模经验。希望本文能够对你产生帮助,谢谢欣赏!


开心洋葱 , 版权所有丨如未注明 , 均为原创丨未经授权请勿修改 , 转载请注明UR5型六轴机械臂运动学推导及效果演示
喜欢 (0)

您必须 登录 才能发表评论!

加载中……