机械手逆运动学分析、仿真及轨迹规划 毕业论文.docVIP

机械手课题来源 随着机械及其控制科学的发展，模人功能，用以按固定程序抓取、搬运物件操作机械手它实现生产的机械化和自动化，在环境下作以保护人身安全，因广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。我们应对其有更深的了解和掌握由于设备知识储备的限制，此课题仅针对机械手的。 。 本课题的基本内容 了解关于机械手的相关知识、表示术语等； 学习并掌握机械手逆运动学的分析方法； 研究机械手的逆雅可比矩阵的求解法； 基于Matlab实现教学机械手逆运动学编程，并封装本课题的重点和难点 ；系统的正确封装； 论文提纲 机械手概况； 根据机械手的模型图建立D-H坐标系； 确定机械手连杆及关节参数； 确定相邻两连杆间的坐标变换矩阵及其逆变换； 为所研究的机械手做正运动学分析； 为所研究的机械手做逆运动学分析； 研究机械手对应形位逆雅可比矩阵的算法； 在关节空间实现机械手的轨迹规划； 用Matlab实现上述操作并进行仿真验证； 参考文献，附录及谢辞。 进度安排 了解，； ； ； 本设计题目针对。拟定主要研究内容：五自由度教学机器人的运动学分析及仿真[J]. 现代制造工程-2007,6 [2] 程永伦 朱世强. 基于Matlab的QJ-6R焊接机器人运动学分析及仿真. 机电工程-2007,11 [3] 蔡自兴清华大学出版社?2000尚涛工程计算可视化与MATLAB实现 目 录 摘 要 - 1 - Abstract - 1 - 一、 绪论 - 3 - (一) 机械手概述 - 3 - (二) 课题研究的目的、意义及主要研究内容 - 4 - 二、 机械手整体分析 - 4 - (一) 机械手简介 - 4 - (二) 机械手的D-H坐标系 - 6 - (三) 机械手的连杆及关节参数 - 6 - (四) 机械手相邻两连杆间的坐标变换矩阵及其逆变换 - 7 - 三、 机械手运动学分析 - 8 - (一) 正运动学分析 - 8 - (二) 逆运动学分析 - 11 - 四、 机械手逆雅可比矩阵算法 - 15 - 五、 机械手轨迹规划 - 18 - (一) 点位运动 - 18 - (二) 直线运动 - 18 - (三) 圆弧运动 - 19 - 六、 机械手Matlab仿真验证 - 22 - (一) 正运动学程序仿真验证 - 22 - (二) 逆运动学程序仿真验证 - 23 - (三) 逆雅可比矩阵程序仿真验证 - 25 - (四) 直线运动轨迹规划程序仿真验证 - 26 - (五) 圆弧运动轨迹规划程序仿真验证 - 28 - 七、 结论 - 32 - 参考文献 - 33 - 附 录 - 34 - (一) 正运动学分析程序 - 34 - (二) 逆运动学分析程序 - 39 - (三) 雅可比矩阵求解程序 - 47 - (四) 空间直线运动轨迹规划插值运算程序 - 50 - (五) 空间圆弧运动轨迹规划插值运算程序 - 52 - (六) 机械手逆运动学运算系统封装程序 - 54 - 谢 辞 - 64 - 摘 要 随着社会的发展和科技的进步，作为高科技一个重要研究领域的机器人技术，业已受到各国政府的重视。机器人及其相关技术已是机械制造业中不可缺少的重要装备和技术手段，机器人技术发展水平也成为衡量一个国家机械制造业发展水平与科技创新水平的重要标尺。显而易见，机器人技术研究的目的在于采用仿生学原理，通过机械方法模拟人体器官的运动，使之能实现预定的运动形式，代替人力从事生产劳动，将人类从繁重危险的劳动作业中解放出来，从而实现劳动生产率的大幅度提高。故机器人研究的重点在于使所研究的机构按照预定的运动方式与运动状态发生运动。鉴于此，机器人的运动分析显得尤为重要，它为对机器人进一步进行静态特性分析、动力学分析、设计及轨迹规划奠定了基础。本文采用坐标变换的方法对机器人的正运动学、逆运动学及雅可比矩阵的求解做出了整体性研究，同时对在关节空间内采用样条曲线插值的方法进行轨迹规划做出了理论性研究，为机器人的Simulink机械仿真做出了理论上的准备。 关 键 字 运动分析；逆雅可比矩阵；轨迹规划；Matlab Abstract With the development of society and the progress of science, robotics，as an important sphere in high technology researching, is paid attention to by governments all over the world. It has become a significant benchmark measuring the technological level of an