机器人技术大作业解析
机器人大作业
IRB1600型机器人的运动学分析及仿真目录1.引言................................................................................................................ - 2 -1.1 ABB公司简介.................................................................................... - 3 -1.2ABB发展历史 .................................................................................... - 4 -2. IRB1600 ........................................................................................................ - 5 -2.1 IRB1600的资料................................................................................. - 6 -2.2建立基于D-H方法的连杆坐标系 ................................................... - 8 -2.3建立六自由度点焊机器人的运动学方程....................................... - 10 -3. 虚拟样机的建立........................................................................................ - 12 -3.1 导入.................................................................................................. - 12 -3.2 添加约束副...................................................................................... - 13 -3.3 基于ADAMS的机器人运动学仿真 ............................................. - 14 -4. 结语............................................................................................................ - 18 -5. 参考资料.................................................................................................... - 19 -1.引言通过这学期对《机器人技术基础》这门课的学习，我对工业机器人有了一定的了解。
机器人技术作业
1.简介在这次研究中，我们提出了一种新颖的实验方法，机器鱼可此基于外部测量得到的施加在其身上的力反馈来改变自身的推进速度。
更具体地来说，机器鱼被放置在一个水族箱里面：最初是静止的，然后用三种典型的游动方式之一去摆动它的身体，当作用在机器鱼身上的平均净轴向力为零时，机器鱼就最终达到了其自推进游动速度。
随后，机器鱼达到了一种稳定的游动状态，运动模型的推进效果即可被量化地记录下来。
在自推进条件下水力推进效果需要同时测量功率、外部的力、尾流；推进效率需要通过力反馈的实验方法来获得。
为了量化机器鱼游动过程中产生的水流量，使用了高分辨率的数字式粒子图像测速仪（DPIV）。
此外，将会分析所得到的测量结果，具体地来阐明鱼的运动学和动力学的几个重要问题。
2.材料及方法2.1基于力反馈方法来确定机器鱼的自推进游动三种方法确定鱼的自推进游动：图（a）——主动牵引模型，当机器鱼以一定的速度自推进或者在一定速度的流场中自推进游动时，其功率及所受到的力可以通过外部的传感器获得。
然而在很多其它的实验中，机器鱼并不是在特定的流场中自推进游动；并且牵引力和阻力并不相等。
先前大量的实验证明了鱼的速度、功率以及尾漩是相似的约束条件造成的。
图（b）——被动牵引模型，机器鱼游动它的身体产生一个轴向力，从而在空气导轨上引起一个被动速度，使得牵引力等于机器鱼所受的不稳定阻力加上连接柱子所受的阻力。
这种方法看似符合自推进的条件，但实际上存在两点不足:1.机器鱼附加的部分是无法忽略的，它会引起附加的惯性质量，这会使机器鱼的加速度和真鱼之间有很大的差别；同时，自推进的速度也难以保证精确；2.牵引系统不再能够以一个特定的速度去牵引机器鱼模型，这对于测量一些量化的动力学参数而言很不方便。
图（c）——力反馈控制的模型，结合了图（a）和图（b）所示模型的优点。
这种自推进机器鱼模型可以根据鱼身与流体之间的相互作用来选择一个游动方式。
根据牛顿定律，机器鱼在轴向上满足：Fx是自由游动的机器鱼所受的净轴向力。
机器人技术基础大作业格式
《机器人技术基础》大作业题目：班级：姓名：成绩：一、机器人功能描述（200字）具有供人观赏，娱乐为目的，具有机器人的外部特征，也可以像人，像某种动物等。
同时具有机器人的功能，可以行走或完成动作，有语言能力，会唱歌，有一定的感知能力，可以自主的连续表演事先编好的多套动作。
二、机器人系统的功能构成（框图+文字说明）驱动：电动传动机械结构系统：感受系统：智能传感器基本思路：通过对人类动作的深入了解，分析人类的动作特性，并且与控制对象跳舞机器人的工作原理、动作过程进行比较，从而确定机器人的基本构成并选择合适的机械构件，组装完成机器人的造型。
分析机器人动作的局限性与优势，设定机器人的舞蹈动作，按动作编写程序，完成作品设计。
跳舞机器人的结构完全模仿真人，并实现了双腿分立走路，双臂有很强的自由度，可以完成多种高难度动作。
机器人的双脚为轮式结构，这样不仅可以实现转身和滑步，更突出的优点是在走路时减少了重心的调整，从而减少了机器人的倾斜度，实现了类似真人的走路及跳舞模式。
舞蹈机器人的控制方式是将uC/OS-Ⅱ操作系统嵌入Atmega128处理器中,采用PID算法,对电机、舵机进行实时可靠的控制，进而对机器人主动轮的速度、方向进行有效的控制，使机器人的动作定位更加准确，动作过程更加优美协调。
机器人的双脚为轮式结构，此结构可以很完美地实现转身和滑步。
更突出的优点是在走路时减少了重心的调整，同时也克服了塑料构件机械强度不够高的局限性。
跳舞机器人完全实现了智能化运行，可以用相应软件通过编程实现对舵机的控制，做出各种不同的动作，带给人们另类娱乐。
它可以走进各种不同的场合，如：在学校用于科技教育学习；在家庭用于提供丰富的生活享受；用于社会可以增加更多的新型娱乐项目等。
随着社会对服务业的需求不断扩大，可以代替人的机器人将会有更广阔的前景从近几年世界范围内推出的机器人产品来看，机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展。
其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的的开放化；PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化。
rpa大作业思路
rpa大作业思路
RPA（Robotic Process Automation）是一种利用软件机器人自动执行重复性、繁琐的业务流程的技术。
对于RPA 大作业的思路，可以考虑以下几个方面：
1. 选题：选择一个适合的业务流程进行自动化处理。
可以从日常工作中找到一些重复性高、耗时长、易出错的任务，例如数据录入、报表生成等。
2. 流程分析：对选定的业务流程进行详细分析和了解，包括输入、处理和输出的步骤，涉及的系统和数据源等。
3. 工具选择：根据业务需求和技术要求，选择合适的RPA工具进行开发。
目前市场上有很多成熟的RPA工具，例如UiPath、Automation Anywhere等。
4. 流程设计：根据分析结果，设计RPA流程。
这包括定义任务触发条件、流程控制逻辑、数据处理方法等。
5. 开发实施：使用选定的RPA工具进行开发和实施。
这可能涉及到编写脚本、配置自动化流程、设置异常处理等。
6. 测试与调试：对开发完成的RPA流程进行测试和调试，确保其符合预期的功能和性能要求。
可以模拟真实业务环境下的场景进行测试。
7. 部署和运行：将开发完成的RPA流程部署到目标环境中，并进行实际运行。
在运行过程中，需要监控和管理RPA 流程，及时处理异常情况。
8. 优化与改进：根据实际运行情况，不断优化和改进RPA流程。
可以收集反馈意见，调整流程的逻辑和性能，提高自动化效率。
以上是一个基本的RPA大作业思路，具体实施时还需根据具体情况进行调整和补充。
在整个过程中，要注重对业务流程的理解和把握，保证自动化流程的准确性和稳定性。
机器人技术基础大作业整理版
KUKA KR40PA码垛机器人运动学仿真目录摘要 (3)1 引言 (4)1.1机器人发展 (4)1.1.1 发展 (4)1.1.2 现状 (5)2 KUKA机器人综述 (6)2.1 公司简介 (6)2.2 产品 (6)3 机器人理论基础 (7)3.1.求正运动学公式 (7)3.2运动学逆解 (8)3.3 静力分析 (9)4机器人建模 (10)4.1问题描述 (10)4.2模型描述 (10)5 仿真 (11)5.1 轨迹规划 (11)5.2特征曲线 (13)5.2.1 位移曲线 (13)5.2.2 速度曲线 (14)5.2.3 加速度曲线 (16)总结 (17)参考文献 (18)摘要本次作业主要针对KUKA KR40PA码垛机器人进行运动学仿真，根据已知的条件和需要以KUKA机器人为研究对象，对KUKA机器人进行运动学仿真，通过讨论该机器人的运动学问题，然后在matlab环境下，用simmechanics工具箱对该机器人的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行了仿真, 通过仿真，观察到了机器人各个关节的运动，并得到了所需的数据，从而能够达到预定的目标.关键字：KUKA KR40PA码垛机器人运动学仿真 matlab1 引言1.1机器人发展1.1.1 发展虽然机器人已经历了30 多个春秋, 繁衍了三代, 是一个拥有几十万台机器人的大家族, 可是至今还没有统一的定义。
什么叫做机器人? 在世界范围内, 对于什么是机器人, 以及什么不属护机器人, 在看法上存在着很大的差差别。
为此在第18 届ISIR (国际机器人学术讨论会)期间, 专门成立了一个工作小组, 它的任务是制定机器人分类的标准, 并确定机器人数量的原则。
总之,不管机器人的定义如何, 现在的工业机器人已从原来概念的“纲领工人”或“通用自动机”逐步演进为从事专门任务的柔性机械。
进入80年代以后, 机器人的发展十分迅速。
198 0年, 全世界工业机器人仅有1万多台,可是到1984 年,除了中国、前苏联和东欧国家之外,全世界已有工业机器人102444 台, 其中以日本为最多, 高达4.4万台, 其次是美国,共有1.3万台, 以下依次是: 德国6600台、法国3380台、瑞典2400台。
机器人大作业
语音系统在机器人中的应用07机电2班组员:吴斯栋、李敏裕马李、林荣毅(一)语音系统的进展概况语音合成与识别技术是智能机器人领域的一个重要研究方向，也是智能机器人的一项关键技术。
多年来国际国内都有大量的科技工作者致力于这方面的研究开发工作，因而对许多问题的认识与求解都取得了长足的发展。
机器人“robot”一词起源于捷克语，意为强迫劳动力或奴隶。
1921年，捷克剧作家KarlCapeek在剧本《Rossum，SUnivesralRobots》中，描述了一个具有人的外表，特征和功能的机器，并命名为认Robota。
英语的Robot，一词就是由此演变而来的。
基本上，一个机器人包括:机械设备，如可以与周围环境进行交互的车轮平台、手臂或其它构造。
设备上或周围的传感器，可以感知周围环境并向设备提供有用的反馈。
根据设备当前的情况处理传感输入，并按照情况指示系统执行相应动作的系统。
语音识别和语音合成技术是一种人机语言通信技术，属于计算机智能接口技术。
多媒体技术也主要是利用计算机语音处理和图象处理的能力为人们提供一种更加方便，直观的人机界面。
机器人技术和语音技术的结合就成为了一项新的技术课题:智能语音机器人。
人们一直以来对自由交流方式的本能渴望正是语音识别技术坚定不移的发展动力。
自从工业革命以来，各种机械化设备虽然提高了劳动生产率，创造了巨大的物质财富，但是我们在面对它们时却不得不放弃最习惯、最自然的沟通方式一一自然语言。
因此，我们从来就没有放弃过这样一个梦想:让机器与人之间也能像人与人之间一样进行交流。
而成就人类这种梦想的最关键技术之一就是语音识别与合成技术。
今天，随着语音识别技术已经取得了巨大的进展。
一些智能语音机器人技术已经开始得到广泛的应用，具有语音识别功能的产品也不断出现，这些都标志着智能语音机器人技术距离人类的日常生活己经越来越近了。
我国的语音识别技术研究起步并不晚，但由于各种客观条件的限制，早期的研究工作进展缓慢。
黑龙江哈尔滨工业大学机械课程机器人技术课程大作业
机器人技术课程作业——PUMA机器人如上图所示的PUMA机器人，要现右图所示的运动，求解：①建立坐标系；②给出D-H参数表；③推导正运动学、逆运动学；④编程得出工作空间。
解：①建立坐标系a、建立原始坐标系b 、坐标系简化② 给出D-H 参数表a 、PUMA 机器人的杆件参数1d 0.6604m =，2d 0.14909m =，4d 0.43307m =，6d 0.05625m = 2a 0.4318m =，3a 0.02032m =b 、D-H 参数表关节i i θ i α i L i d运动围 1 90 0 0 0-160o ~160o2 0 -90 02d 0.14909m = -225o ~45o3-902a 0.4318m =-45o ~225o4 0 -90 3a 0.02032m = 4d 0.43307m =-110 o~170 o 590-100 o~100 o③ 推导正运动学、逆运动学 a 、正运动学推导由式111111111100001ii i i i i i i i i i ii i i i i i i c s a s c c c s d s T s s c s c d c θθθαθαααθαθααα-----------⎡⎤⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦可得： 111101000000100001c s s c T -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦222122200001000001c s d T s c -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎣⎦33233230000010001c s a s c T -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦44343444000100001c s a d T s c -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎣⎦ 554555000010000001c s T s c -⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 665666000010000001c s T s c -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎣⎦由00123456123456T T T T T T T =，得机械手变换矩阵：601x x x x yy y y z z z z n o a p n o a p T n o a p ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦23654164123651654164123654164123651654164123654642365()()()x y z n c c c c c s s c s c s c c c s s s c s n c c c c s s s s s c s s c c s c s c c n s c c c s s c c s =--++=----=--- 23654164123651654164123654164123651645164123654642365()()()x y z o c s c c c c s c s s s c s c s s c c s o c s c c s c s s s s s s s s c c c c c o s s c c s s c c s =-++-+=-+++-=++2354123515412354123515412352354x y z a c s c c s c c s s s a c s c s s c s s s c a c c s s c =---=--+=-+3231221423121323122142312142332322x y z p a c c a c c d s c d s p a c s a c s d s s d c p d c a s a s =+--=+-+=---b 、逆运动学推导 1)．求1θ用逆变换011T -左乘方程00123456123456T T T T T T T =两边：10123451623456T T T T T T T -=11111600000010000101xx x x yy y y zz z z c s n o a p s c n o a p T n o a p ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦得112x y s p c p d -+=三角代换 cos x p ρφ=，sin y p ρφ=式中，ρ=tan 2(,)x y a p p φ=得到1θ的解12a tan 2(,)a tan 2(,y x p p d θ=-2)．求3θ矩阵方程两端的元素（1，4）和（2，4）分别对应相等113232242342332322x y z c p s p a c a c d s p d c a s a s +=+-⎧⎨-=++⎩ 平方和为：4333d s a c k += 其中 2222222242322x y z p p p d d a a k a ++----=解得：334a tan 2(,)a tan 2(,a d k θ=- 3)．求θ在矩阵方程00123456123456T T T T T T T =两边左乘逆变换013T -。
机器人技术大作业
机器人技术大作业：PUMA机器人作业要求：1.建立坐标系；2.给出D-H参数表；3.推导正运动学，逆运动学；4.编程得出工作空间；1.建立坐标系由坐标系的建立规则：Oi：设在Li与Ai+1轴线的交点上；Zi轴：与Ai+1关节轴重合，指向任意；Xi轴：与公法线Li重合，指向沿Li由Ai轴线指向Ai+1轴线；Yi轴：按右手定则确定；可以建立PUMA机器人各关节坐标系如下：图1 PUMA机器人各关机坐标系2.给出D-H参数表由各参数的确定规则：杆件长度Li：沿xi 轴，zi-1 轴与xi 轴交点到0i 的距离；杆件扭转角αi：绕xi 轴，由zi-1 转向zi；杆件偏移量di：沿zi-1 轴，zi-1 轴和xi 交点至∑0i –1 坐标系原点的距离；杆件回转角θi：绕zi-1 轴，由xi-1转向xi；可以得到PUMA机器人的D-H参数表：表1 PUMA 机器人D-H 参数表3. 推导正运动学，逆运动学解3.1正运动学以下以c 代表cos 函数，s 代表sin 函数 由D-H 参数表易得：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=100001000001111110d c s s c T θθθθ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=10001000022222222221d s a c s c a s c T θθθθθθ ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=10000010003333333332θθθθθθs a c s c a s c T ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=100001000004444443d c s s c T θθθθ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=1000100000555554θθθθc s s c T ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=10010000006666665d c s s c T θθθθ将以上六个矩阵依次右乘，即可得到末端机械手的齐次变换矩阵：65544332211060T T T T T T T =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1060z z z z y y y yx x x x p a o n p a o n p a o n T 利用MATLAB 程序可以求出此变换矩阵各参数： syms a2 d2 a3 d4 d6syms c1 s1 c2 s2 c3 s3 c4 s4 c5 s5 c6 s6 T01=[c1 0 -s1 0;s1 0 c1 0;0 -1 0 d1;0 0 0 1]; T12=[c2 -s2 0 a2*c2;s2 c2 0 a2*s2;0 0 1 d2;0 0 0 1]; T23=[c3 0 -s3 a3*c3;s3 0 c3 a3*s3;0 -1 0 0;0 0 0 1]; T34=[c4 0 -s4 0;s4 0 c4 0;0 -1 0 d4;0 0 0 1]; T45=[c5 0 -s5 0;s5 0 c5 0;0 -1 0 0;0 0 0 1]; T56=[c6 -s6 0 0;s6 c6 0 0;0 0 1 d6;0 0 0 1]; T06=T01*T12*T23*T34*T45*T56 得到：nx=c6(s5c1s23 + c5(s1s4+c4c1c23)) - s6(c4s1 - s4c1c23) ny=c6(s5s1s23 - c5(c1s4-c4s1c23)) + s6(c1c4 + s4s1c23) nz=c6s5c23-c4c5s23-s4s6s23ox=-s6(s5c1c23+c5(s1s4 + c4c1c23)) - c6(c4s1-s4c1c23) oy=c6(c1c4+s4s1c23)-s6s5s1s23-c5(c1s4-c4s1c23) oz=-s6(s5c23 - c4c5s23- c6s4s23) ax=c5(c1s23- s5(s1s4 + c4c1c23)) ay=c5(s1s23+ s5(c1s4 - c4s1c23)) az=c5(c23 + c4s5s23)px=d6(c5c1s23-s5(s1s4+c4c1c23))-d2s1-d4c1s23+ a2c1c2 - a3c1s2s3 + a3c1c2c3 py=d6(c5s1s23+s5(c1s4-c4s1c23))+d2c1-d4s1c23+ a2c2s1- a3s1s2s3 + a3c2c3s1 pz=d1- a2s2 -d4c23+ d6(c5c23+ c4s5s23) - a3c2s3 - a3c3s2 其中:c23=cos(θ2+θ3)，s23=sin(θ2+θ3). 带入:c1=0; s1=1; c2=1; s2=0; c3=0; s3=-1; c4=-1; s4=0; c5=-1; s5=0; c6=-1; s6=0;得到：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-++--=100013001642100201060d a d d a d T与图中实际位置相符，故正解正确。
PUMA机器人正逆运动学推导及运动空间解算-机器人技术大作业全
PUMA机器人正逆运动学推导及运动空间解算求解：①建立坐标系；②给出D-H参数表；③推导正、逆运动学；④编程得工作空间1.建立坐标系根据PUMA机器人运动自由度，在各关节处建立坐标系如图2所示。
图1 PUMA560机器人坐标系图2.D-H参数表D-H 参数表可根据坐标系设定而得出，见表1。
(1)i θ为绕1i Z -轴从1i X -到i X 的角度； (2)1i α-为绕i X 轴从1i Z -到i Z 的角度；(3)1i a -为沿i X 轴从1i Z -与i X 交点到i O 的距离； (4)i d 为沿1i Z -轴从1i Z -与i X 交点到1i O -的距离。
表1 PUMA 机器人的杆件参数表3. 正运动学推导由坐标系图及各杆件参数可得个连杆变换矩阵。
111101000001100001c s s c T θθθθ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦ 22222222122000010001c s c a s c s a T d θθθθθθ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦3333333323000100001c s c a s c s a T θθθθθθ-⎡⎤⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 444434400000100001c s s c T d θθθθ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦5555450000010001c s s c T θθθθ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 66665660000001001c s s c T d θθθθ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦根据各连杆变换矩阵相乘，可以得到PUMA560的机械手变换矩阵，其矩阵为关节变量的函数。
()()()()()()00123456112233445566T T T T T T T θθθθθθ=将上述变换矩阵逐个依次相乘可以得到06T 。
601x x x x yy y y z z z z n o a p n o a p T n o a p ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦()()()()()()()()6514142315236411234651442311523614231446236235452365141423152364112346514423115236x y z x y n c c s s c c c c s s s c s c c s n c c c s c c s s s s s c c c s s n s s s c c s c c s o s c s s c c c c s s c c s c c s o s c c s c c s s s s c =--+-+⎡⎤⎣⎦=+-+-⎡⎤⎣⎦=-+=-+-+⎡⎤⎣⎦=-+-+⎡⎤⎣⎦()()()()()()()()142314623545236423152351414235123514423152345231223232165141423152314231223231265144231z x y z x y c c c s s o s c s c c s c s s a c c s s s s c c c a c s s s c s c c s a a c c s s p c a c a c d s d s s s c c c c c s c d s p s a c a c c d d s c s c c s c -=++=--=++=-=-----+⎡⎤⎣⎦=-++++()512341232342232365234523z s s d s s p c d a s a s d c c c s s ⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪+⎡⎤⎣⎦⎪=-++-⎪⎭上式中()()23232323cos ,sin c s θθθθ=+=+。
机器人技术及应用-大作业1
for q1=q1_s:step1:q1_end
for d2=d2_s:step2:d2_end
for q3=q3_s:step3:q3_end
for q4=q4_s:step4:q4_end
% T=p560.fkine([q1*du d2 q3*du q4*du ]);%正向运动学仿真函数
一、D-H参数
建立如图所示坐标系
i
αi-1
ai-1
di
θi
1
0
0
0
θ1
2
-90
0
d2
0
3
90
0
0
θ3
4
90
0
60
θ4
二、各连杆变换矩阵
将D-H参数代入到连杆变换矩阵，得：
三、各连杆至末端连杆的变换矩阵
T43=T43
T42=T32*T43;
T41=T21*T42;
Matlab编程：
clc
clear all
T10=[cos(q1) -sin(q1) 0 0; sin(q1) cos(q1) 0 0; 0 0 1 0;0 0 0 1];
T21=[1 0 0 0; 0 0 1 d2; 0 -1 0 0; 0 0 0 1];
T32=[cos(q3) -sin(q3) 0 0; 0 0 -1 0; sin(q3) cos(q3) 0 0;0 0 0 1];
plot3(T_x,T_y,T_z,'r.','MarkerSize',3);
disp(['绘制工作空间运行时间：',num2str(etime(clock,t1))]);
机器人技术与应用-大作业3
1问题描述如图1.1所示为并联机构简图，根据描述，求解以下各个问题。
图1.1并联机构简图图1.1并联机构简图1.1自由度分析1.2位置反解1.3位置正解1.4奇异位形1.5工作空间1.6雅可比1.7力雅可比1.8柔度矩阵1.9机械图（3D）1.10控制系统框图（不写出具体参数，用字母代替就可以）单关节控制2.问题解答2.0前言并联机构可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。
在工程上，机械手需在一个平面内做快速平动，而在与该平面的方向做长矩步进运动。
为此，黄田教授利用平行四边形的性质，提出了一种称之为Diamond 的全铰接二平动自由度平面并联机构，该机构包括了机架、动平台和两个结构相同的支链，各支链含两个平行四边形。
2.1分析自由度分析此机构的自由度，我们将并联机构图简化成图2所示简图进行分析。
图2 Diamond 并联机构简图根据G -K 公式，得如下自由度的计算公式：()∑=+--=ji i f j n F 11λ （1）其中：λ——位形空间的维数； n——构件个数，含机架； j——运动副的个数；f i ——第i 个运动副的自由度数。
现在空间为平面，所以λ=3。
故：F =3(5−5−1)+5=2所以上述的并联机构的自由度为2，若该机构需要确定的运动，就需要两个原动构件。
2.2-2.3位置反解与正解由图2可知，杆i i B A 通过转动副i A 与基座连接在一起，杆i i B A 通过转动副iB 与杆'O B i 连接在一起。
建立坐标系，参考坐标系Oxy 与基座位于同一平面，原点O 位于两基座的中心。
设11θ、12θ、21θ、22θ为机构的输入变量，运动平台的原点'O 在x 轴和y 轴方向上的位移x 和y 为输出变量。
i i B A 杆的杆长为i a ，'O B i 杆的杆长为i b ，O 距离基座i A 的距离为i e 。
机器人技术大作业(puma机器人的关节坐标建立、D-H参数表给出、正逆运动学推导、matlab工作空间建立)
1坐标系建立:PUMA机器人大作业坐标系可以简化为:2 D-H参数表:PUMA机器人的杆件参数d10.6604m , d20.14909m , d40.43307m , d60.05625m , a20.4318m a30.02032m3正运动学推导c i s i 0 a 1,,i i S i C i 1 C i C i 1 s i 1 d i s i 1由式T i可得s i s i 1 c i s i 1 C i 1 d i C i 10 0 0 1c 1 s 1 0 0c 20 s1 c10 01 0T 1T20 0 1 02s20 1，c4 s40 a3 c5 3T1 d4 4 0T4s4c4T 55s50 0 0 1，T 6 0T 11T 22T 3 3T 4 4T 5 5T 6s20 0c 3s 3 0a20 1d2 2 s3 c3c2T 30 0 10 01，1s50 0 c6s60 0 01 051 05T 6c56s6c60 0 0 0 1，0 1机械手变换矩阵4 逆运动学推导1 ．求 1用逆变换0T i 1左乘方程 ％T i 工2T 3 3T 4 4T 5 5T 6两边:n x o xa x p xT 6n y o y a y p y n z o z a z p z 0001nx c23 ( c 6 c 5 c 4 c 1 s6s 4c 1 ) s 23c 6s 5c 1c6c 5 s 4 s1 n yc23 (c6 c5 c4 s1s6 s4 s1)s23 c 6 s 5 s 1c 6c5s 4c1nz s 23(c 6c 5c4s 6s4) c23c 6s5ox c23(s 6c 5c 4c 1 c6s 4c 1) s23s 6s 5c 1s6c 5s 4s1 oyc23(s 6c5c 4s1c6s4s 1) s23s 6s 5s1s6s4c 5c1oz s23(s 6c 5c4s6s 4) c23c 6s5ax c23 s 5c 4 c 1 s23c 5c 1 s 5s4s1ay c23s5c 4s1 s23c5s1s5s 4c1azc23c5s2 3 s5c4p x a 3c 23c 1 a 2c 2c 1 d 4 s 23c 1 d 2s 1p y a 3c 23s 1 a 2 c 2 s 1 d 4 s 23s 1 d 2c 1pzd 4c23a3s 23a 2s2s6 c 4 s1 s6c4c1c6c 4s1 c6c4c1矩阵方程两端的元素1 , 4）和（2, 4）分别对应相等G P x S P ya 3C23a 2C2d4 S23P zd 4C 23a 3S23 a 2S 2 10T 6其中kT i 10T 6得到1的解1atan2(p y ,p x ) atan2(d 2, 届p ： d ；)2 •求3平方和为:d4 S 3a3C32 2 2,2 ,2 2 2P x P y P z d 2 d 4 a 2 a 32a 2解得： 3 atan2(a 3,d 4) atan2(k, _d ： a f k 2)C1C 23S1C 23S23a2C3n xO x a x P xC| S 23Si S 23C 23 a 2S 3nyO y ayPy 3T 6S iC 1 0d 2 n z O z a z P z 00 10 01C i S iS! 0 0 C i 0 0 0 0 1 0 0 00 1 n x O x a x得 S i P x C|P y 三角代换 P x式中,nyn z 0 O yO z 0 aya z0 P x P y P z1d 2cos ,P ysi n 2 2-P x P yatan2(P x , P y )方程两边的元素（ 1 , 4) 和（3 , 4) 分别对应相等，得C 1C 23P: x 4 5I C 23 P yS23 Pza3a 2C3C l S23P 〉<SI S23 PyC23Pza 2S3d 4联立，得S23 和 C23Qa 2Ss d 4 GP xSP yP z a ?C 3 a 323P x C 1 2P y S 12P za 2C3a3GP x S 1P yP z a 2S3d 423P x C 1 2P y S 12P zS 23和C 23表达式的分母相等，且为正，于是4 •求4令两边元素（1 , 3）和（2, 3）分别对应相等，则可得C 1C 23axS l C 23a y S 23a z C 4S5S| a x GR y S 4S 5只要S s 0 ,便可求出 44ata n2 sa x c i a y , c i C 23a x Si C 23a y S 23a z当S S 0时，机械手处于奇异形位。
机器人技术大作业解析
大作业：PUMA 机器人1. 坐标系建立利用D-H 参数法建立坐标系：2．D-H 参数表关节i θ(︒)i α(︒)i l i d 运动范围1 90 -90 0 0 -160°~160°2 0 0 a 2 d 2-225°~45° 3 90 90 -a 3 0-45°~225° 4 0 -90 0 4d-110°~170° 5 0 90 0 0 -100°~100° 66d-266°~266°3. 正运动学推导 3.1变换矩阵求取1i-1i 11Rot(,) Trans(0,0,d ) Trans(l ,0,0) Rot(,) = 00001i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s c s s l c c c c c s l s A z x s c d θθαθαθθθαθαθθααα----⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦列各D-H 变换矩阵如下：11010101001000001-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦c s s c A 22122220222020010001c s a c s c a s A d -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 33233033303301000001c s a c s c a s A -⎡⎤⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦344404040400100001-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦c s s c A d 455050505001000001c s s c A ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 5666-60066000010001c s s c A d ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦注：为书写方面，本文中cos ,sin i i ci si θθ==又由00123456123456T A A A A A A =⋅⋅⋅⋅⋅，利用Matlab 进行符号运算，运行程序PUMAzhengyundongxue （程序详见附录）得：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=100060pz az sz nz py ay sy ny px axsx nx T其中- c6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - s6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) - c6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) nx ny == - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)))s4*s6*(c2*s3 + c3*s2) - c6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2))nz ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎩s6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - c6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))) sx sy ==+ c6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))s6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2)) + c6*s4*(c2*s3 + c3*s2)sz ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎩c5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) - s5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3)) c5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) + s5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))c5*(c2*c3 - s2*s3) - c4*s5*(c2*s3 + c3*s2)ax ay az =⎧⎪=⎨⎪=⎩24623346- d *s1+d *(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) - d *s5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3)) + a *c1*c2 + c5*d6*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) +a *c1*s2*s3 -a *c1*c2*c3c1*d2 + d *(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) + d *s5*(c px py ==263342631*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) + a *c2*s1 + c5*d *(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) +a *s1*s2*s3 - a *c2*c3*s1d *(c2*c3 - s2*s3) - a *s2 + d *(c5*(c2*c3 - s2*s3) - c4*s5*(c2*s3 + c3*s2)) + a pz =3*c2*s3 +a *c3*s2⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩ 3.2变换矩阵验证 3.2.1初步验证根据DH 参数表中θi 的初始值，将其带入06T 后得到末端执行器的坐标为 px= -d 2py=a 2+d 4+d 6 pz=a 3与初始设定一致，因此初步判断变换矩阵正确。
机器人技术大作业
机器⼈技术⼤作业机器⼈技术⼤作业-标准化⽂件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII《机器⼈技术》⼤作业（2015年秋季学期）题⽬⼯业机器⼈概述姓名学号班级专业机械设计制造及其⾃动化报告提交⽇期2015年12⽉5⽇哈尔滨⼯业⼤学内容及要求1.以某种机器⼈(如搬运、焊接、喷漆、装配等⼯业机器⼈；服务机器⼈；仿⽣鱼、蛇等仿⽣机器⼈；军⽤及其它机器⼈等)为例，撰写⼀篇⼤作业，题⽬⾃拟，以下内容仅作参考：1) 机器⼈的机械结构设计(包括各部分名称、功能、传动等)；2) 机器⼈的运动学及动⼒学分析；3) 机器⼈的控制及轨迹规划；4) 驱动及伺服系统设计；5) 电⽓控制电路图及部分控制⼦程序。
2.题⽬⾃拟，拒绝雷同和抄袭；3.参考⽂献不少于7篇，其中⾄少有2篇外⽂⽂献；4.报告统⼀⽤该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限；5.正⽂为⼩四号宋体，1.25倍⾏距；图表规范，标注为五号宋体；6.⽤A4纸单⾯打印；左侧装订，1枚钉；7.提交打印稿及03版word电⼦⽂档，由班长收齐。
8.此页不得删除。
评语：教师签名：成绩（20分）：年⽉⽇⼯业机器⼈概述机器⼈学是当今世界极为活跃的研究领域之⼀，它涉及计算机科学、机械学、电⼦学、⾃动控制、⼈⼯智能等多种学科。
随着计算机、⼈⼯智能和光机电⼀体化技术的迅速发展，机器⼈已经成为⼈类的好帮⼿。
在航空航天，深海探测中，往往使⽤机器⼈代替⼈类去完成复杂的极限⼯作任务。
⼯业机器⼈是⼀个多功能、多⾃由度的机械和电⽓⼀体化的⾃动机械设备和系统，它可以在制造过程中完成各种任务。
它结合制造主机或⽣产线，可以形成⼀个单⼀的或多台机器⾃动化系统，在⽆⼈参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种⽣产作业。
⽬前，⼯业机器⼈技术飞速发展，在⽣产中的应⽤⽇益⼴泛，已成为现代制造业重要的⽣产⾼度⾃动化设备。
⼀、⼯业机器⼈特性⾃20世纪60年代美国第⼀代机器⼈的开始，⼯业机器⼈的发展和应⽤迅速发展起来，⼯业机器⼈的最重要的特性概括如下。
机器人 运动 大作业
《工业机器人》大作业学院：机电与信息工程学院专业：机械设计制造及其自动化年级：2008级姓名：李笑春学号：200800840072机器人运动学及动力学分析随着社会发展的进步，人们的生活当中大部分的事物都实现了自动化，工业生产也不例外。
作为支撑社会乃至国家生产水平的一个标准，工业生产当中的自动化已经变得尤为重要。
这其中，当属工业机器人发挥的作用最大。
那么工业机器人到底是怎样完成它的每一个动作的呢？我们就要从机器人的运动学和动力学方面进行分析。
（一）机器人运动学正解分析：以坐标系2建立模型：1.确定D-H坐标系全为转动关节:Zi坐标轴:沿着i+1关节的运动轴;Xi坐标轴:沿着Zi和Zi-1的公法线,指向离开Zi-1轴的方向;Yi坐标轴:按右手直角坐标系法则制定;连杆长度ai; Zi和Zi-1两轴心线的公法线长度;连杆扭角αi: Zi和Zi-1两轴心线的夹角;两连杆距离di: Xi和Xi-1两坐标轴的公法线距离;两杆夹角θi : Xi和Xi-1两坐标轴的夹角;2.确定各连杆D-H参数和关节变量3.求出两杆间的位姿矩阵T1=[c1 -s1 0 0;s1 c1 0 0;0 0 1 0;0 0 0 1] T2=[c2 -s2 0 0;0 0 1 d2;-s2 -c2 0 0;0 0 0 1]T3=[c3 -s3 0 a2;s3 c3 0 0;0 0 1 0;0 0 0 1] T4=[c4 -s4 0 a3;0 0 1 d4;-s4 -c4 0 0;0 0 0 1]T5=[c5 -s5 0 0;0 0 -1 0;s5 c5 0 0;0 0 0 1] T6=[c6 -s6 0 0;0 0 1 0;-s6 -c6 0 0;0 0 0 1]4.求末杆的位姿矩阵1sn c n x ==5.正解如下：function ZHENGJIE(X1,X2,X3,X4,X5,X6,a2,a3,d2,d4)NX=sin(X1/180*pi)*(cos(X4/180*pi)*sin(X6/180*pi)+cos(X5/180*pi)*cos(X6/180*pi)*sin(X4/180*pi))-cos(X1/180*pi)*((si n(X4/180*pi)*sin(X6/180*pi)-cos(X4/180*pi)*cos(X5/180*pi)*cos(X6/180*pi))*(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi))+cos(X6/180*pi)*sin(X5/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/180*pi)*sin(X2/180*pi));)()()()()()(66555444333222111060θθθθθθT T T T T T T =NY=-sin(X1/180*pi)*((sin(X4/180*pi)*sin(X6/180*pi)-cos(X4 /180*pi)*cos(X5/180*pi)*cos(X6/180*pi))*(cos(X2/180*pi)*c os(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi))+cos(X6/180*p i)*sin(X5/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/1 80*pi)*sin(X2/180*pi)))-cos(X1/180*pi)*(cos(X4/180*pi)*si n(X6/180*pi)+cos(X5/180*pi)*cos(X6/180*pi)*sin(X4/180*pi) );NZ=(sin(X4/180*pi)*sin(X6/180*pi)-cos(X4/180*pi)*cos(X5/1 80*pi)*cos(X6/180*pi))*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos (X3/180*pi)*sin(X2/180*pi))-cos(X6/180*pi)*sin(X5/180*pi) *(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180 *pi));OX=sin(X1/180*pi)*(cos(X4/180*pi)*cos(X6/180*pi)-cos(X5/1 80*pi)*sin(X4/180*pi)*sin(X6/180*pi))-cos(X1/180*pi)*((co s(X6/180*pi)*sin(X4/180*pi)+cos(X4/180*pi)*cos(X5/180*pi) *sin(X6/180*pi))*(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/18 0*pi)*sin(X3/180*pi))-sin(X5/180*pi)*sin(X6/180*pi)*(cos( X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/180*pi)*sin(X2/180*pi));OY=-sin(X1/180*pi)*((cos(X6/180*pi)*sin(X4/180*pi)+cos(X4 /180*pi)*cos(X5/180*pi)*sin(X6/180*pi))*(cos(X2/180*pi)*c os(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi))-sin(X5/180*p i)*sin(X6/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/1 80*pi)*sin(X2/180*pi)))-cos(X1/180*pi)*(cos(X4/180*pi)*co s(X6/180*pi)-cos(X5/180*pi)*sin(X4/180*pi)*sin(X6/180*pi) );OZ=(cos(X6/180*pi)*sin(X4/180*pi)+cos(X4/180*pi)*cos(X5/1 80*pi)*sin(X6/180*pi))*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos (X3/180*pi)*sin(X2/180*pi))+sin(X5/180*pi)*sin(X6/180*pi) *(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180 *pi));AX=-cos(X1/180*pi)*(cos(X5/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*sin(X3 /180*pi)+cos(X3/180*pi)*sin(X2/180*pi))+cos(X4/180*pi)*si n(X5/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi )*sin(X3/180*pi)))-sin(X1/180*pi)*sin(X4/180*pi)*sin(X5/1 80*pi);AY=cos(X1/180*pi)*sin(X4/180*pi)*sin(X5/180*pi)-sin(X1/18 0*pi)*(cos(X5/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/180*pi)*sin(X2/180*pi))+cos(X4/180*pi)*sin(X5/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)));AZ=cos(X4/180*pi)*sin(X5/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/180*pi)*sin(X2/180*pi))-cos(X5/180*pi)*(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi);PX=cos(X1/180*pi)*(a2*cos(X2/180*pi)+a3*(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi))-d4*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/180*pi)*sin(X2/180*pi)))-d2*sin(X1/180*pi);PY=cos(X1/180*pi)*d2+sin(X1/180*pi)*(a2*cos(X2/180*pi)+a3*(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi))-d4*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/180*pi)*sin(X2/180*pi)));PZ=-a2*sin(X2/180*pi)-a3*(cos(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi)+cos(X3/180*pi)*sin(X2/180*pi))-d4*(cos(X2/180*pi)*cos(X3/180*pi)-sin(X2/180*pi)*sin(X3/180*pi));T=[NX OX AX PX;NY OY AY PY;NZ OZ AZ PZ;0 0 0 1];验证：>> ZHENGJIE(pi/2,0,-pi/2,0,0,0,431.8,20.32,149.09,433.07)T =0 1.0000 0 -149.09000 0 1.0000 864.87001.0000 0 0 20.32000 0 0 1.0000（二）机器人运动学逆解分析：依然以坐标系2进行分析。
机器人技术及应用-大作业1
机器⼈技术及应⽤-⼤作业1⼀、D-H参数⼆、各连杆变换矩阵将D-H参数代⼊到连杆变换矩阵，得：三、各连杆⾄末端连杆的变换矩阵T43=T43T42=T32*T43;T41=T21*T42;Matlab 编程：clcclear allsyms af a d th realsyms d2 th1 th3 th4 realDH=[ 0 0 0 th1 ;-90 0 d2 0 ;90 0 0 th3 ;90 0 60 th4 ]; %DH参数for i=1:4af=DH(i,1) ; %取出DH参数a=DH(i,2) ;d=DH(i,3) ;th=DH(i,4);T{i}=[cos(th) -sin(th) 0 a;sin(th)*cos(af) cos(th)*cos(af) -sin(af) -d*sin(af) ; sin(th)*sin(af) cos(th)*sin(af) cos(af) d*cos(af) ;0 0 0 1 ] ; %连杆变换⽅程endT10=T{1}T21=T{2}T32=T{3}T43=T{4}T42=T32*T43T41=T21*T42四、雅可⽐矩阵雅可⽐矩阵结果：Matlab编程：clcclear allsyms d2 realsyms th1 th3 th4 realT21 =[ 1, 0, 0, 0;0, cos(90), sin(90), d2*sin(90);0, -sin(90), cos(90), d2*cos(90);0, 0, 0, 1];T32 =[ cos(th3), -sin(th3), 0, 0;cos(90)*sin(th3), cos(90)*cos(th3), -sin(90), 0;sin(90)*sin(th3), sin(90)*cos(th3), cos(90), 0;0, 0, 0, 1];T44=[ 1, 0, 0, 0;0, 1, 0, 0;0, 0, 1, 0;0, 0, 0, 1];T43 =[ cos(th4), -sin(th4), 0, 0;cos(90)*sin(th4), cos(90)*cos(th4), -sin(90), -60*sin(90); sin(90)*sin(th4), sin(90)*cos(th4), cos(90), 60*cos(90); 0, 0, 0, 1];T42=T32*T43n1=T41(1:3,1);o1=T41(1:3,2);a1=T41(1:3,3);p1=T41(1:3,4);n2=T42(1:3,1);o2=T42(1:3,2);a2=T42(1:3,3);p2=T42(1:3,4);n3=T43(1:3,1);o3=T43(1:3,2);a3=T43(1:3,3);p3=T43(1:3,4);n4=T44(1:3,1);o4=T44(1:3,2);a4=T44(1:3,3);p4=T44(1:3,4);Sp1=[0 -p1(3) p1(2);p1(3) 0 -p1(1);-p1(2) p1(1) 0] ; %位置⽮量的反对称矩阵Sp2=[0 -p2(3) p2(2);p2(3) 0 -p2(1);p2(2) p2(1) 0];Sp3=[0 -p3(3) p3(2);p3(3) 0 -p3(1);p3(2) p3(1) 0];Sp4=[0 -p4(3) p4(2);p4(3) 0 -p4(1);p4(2) p4(1) 0];pxn1=Sp1*n1;pxo1=Sp1*o1;pxa1=Sp1*a1;pxn2=Sp2*n2;pxo2=Sp2*o2;pxa2=Sp2*a2;pxo3=Sp3*o3;pxa3=Sp3*a3;pxn4=Sp4*n4;pxo4=Sp4*o4;pxa4=Sp4*a4;JL1=[pxn1(3) pxo1(3) pxa1(3)].' ;JL2=[pxn2(3) pxo2(3) pxa2(3)].' ;JL3=[pxn3(3) pxo3(3) pxa3(3)].' ;JL4=[pxn4(3) pxo4(3) pxa4(3)].' ;Ja1=[n1(3) o1(3) a1(3)].' ;Ja2=[n2(3) o2(3) a2(3)].' ;Ja3=[n3(3) o3(3) a3(3)].' ;Ja4=[n4(3) o4(3) a4(3)].' ;J1=[JL1 ; Ja1] ;J2=[JL2 ; Ja2] ;J3=[JL3 ; Ja3] ;J4=[JL4 ; Ja4] ;Jn=[J1 J2 J3 J4];JJn=vpa(Jn,2)五、关节驱动⼒如下图所⽰，杆各长设为li，受外⼒4F=（fx，fy）T静⼒传递：关节驱动⼒：设⼿抓坐标系原点受⼒：4F=[fx,fy,0]T 杆3受⼒：=fz fx f 033-=???=3030010*333fxl fzl fz fx l n杆2受⼒：-+=--===fz c fz s c fx s fz s s fx c fz fx c s s c c c s s s s c c f x R z R f R f 22112110*2202121121121)*,(*),(3321332322θθ-++-=?+=32232131321313332332322fxl c fxl fxl s c fzl s fxl s s fzl c f P n R n杆1受⼒：+---+=??-+-===fz c c fzs c fxs s fzs c fzs c fxs c s fzs fx c fz c fz s c fx s fz s s fx c c s s c f x R f R f 21)211(112)211(12112211211*110110001)*1,(22221211θ-+++++-=?+=321)231132(1132)231132(1213312221221211fxl c c s fxl c s fzl fxl s s fxl c s fxl c s fzl fxl c s s fxl fzl c f P n R n关节驱动⼒：关节1为转动关节：321)231132(11fxl c c s fxl c s fzl fxl s -++=τ关节2为移动关节：fz c 22=τ关节3为转动关节：33fxl -=τ六、速度与加速度分析操作臂的速度和加速度分析该机械⼿由四个关节组成，其中第⼆个关节为移动关节其余三个为转动关节，俩个连杆为l1和l2，应⽤递推法对末端构件的速度、⾓速度和雅克⽐矩阵计算如下所⽰，平⾯简图如下所⽰。
大作业(搬运机器人)
无锡科技职业学院中德机电学院
工业机器人技术大作业
设计题目搬运机器人设计与检修
学生姓名
系别控制系
专业
班级
授课教师龚运新
大作业的内容和要求(含技术要求、图表要求等)：
1、论述搬运机器人的机械设计部分
⑴叙述搬运机器人机械各部分名称及功能
⑵各部件图纸设计及要求（最低画出一个部件图纸）
2、叙述搬运机器人电气设计各部分名称及功能
3、画出搬运机器人电气控制电路图
4、编写部分搬运机器人控制子程序
5、叙述搬运机器人故障检修方法
1。
大学机器人选修课的大作业2
《机器人技术基础》课程考核大作业一、进行课程学习考核（大作业形式）的目的：工业机器人系统设计是专业选修课的一个理论与实践相结合的教学环节，是机械类基础课程的延伸，可以巩固和加强机械类基础课程学习和工程应用知识的拓展，可以为毕业设计和就业工作打下良好基础，其目的是：1、通过资料查询与整理，联系生产实际，运用所学过的知识，使学生得到对课题的论证与分析、问题解决对策、自主学习、团队合作等能力的培养。
2、利用机械类的前序课知识，学会并掌握工业机器人系统设计的特点及方法，学会并掌握工业机器人系统设计中“总体方案设计”、“参数设计”、“组成机构原理与分析”、“机械结构装置设计”、“控制系统设计”等方面的一般方法和技术要求。
3、加强机械设计中基本技能的训练，如：设计计算能力，运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力，以及机械、电气系统的综合运用能力。
二、同学可以选择的课题领域：1.玻璃、陶瓷加工业用的工业机器人2.化学工业中应用的工业机器人3.建筑行业应用的工业机器人4.塑料工业中应用的工业机器人（如：装配、搬运）5.用于包装工业的工业机器人6.电气和电子工业中应用的工业机器人：工件搬运和存放的工业机器人7.特殊行业应用的工业机器人（如：医疗、残疾、家庭）8.用于金属生产和加工的工业机器人9.用于木加工业的工业机器人：木加工行业装配和搬运的工业机器人10.用于食品供应和加工的工业机器人：食品工业中的装配和搬运的工业机器人11.承担复杂机具搬运任务的工业机器人12.搬运和托盘堆码应用的工业机器人13.普通机械制造领域的装配和搬运作业的工业机器人14.用于机床上下料件的工业机器人15.用于粘接和密封的工业机器人16.用于金属生产和加工的工业机器人17.锻冶场所装卸的工业机器人18.金属生产和加工业的装配和搬运的工业机器人19.用于压铸和注模成型机装卸的工业机器人三、设计内容与要求：1．介绍所选工业机器人系统的组成及各部分的关系，理解其机、电组成系统的要求（包括：需求分析、功能分析与分解、功能求解与集成、设计方案的形成、方案的评价等），掌握工业机器人系统方案设计的主要进程以及各阶段的主要工作内容，初步领会工业机器人系统的设计方案及一般程序。
工业机器人大作业
一、简答题
1．什么是机器人的内部传感器和外部传感器？举例说明之。
2. 按机器人的开发内容与应用进行分类，机器人应分为那几类？分别举例说明之。
3．齐次向量是怎样定义的？试举例说明之。
二、计算题
1．一个两关节机器人，关节1、2的齐次变换矩阵分别为A1和A2，试求该机器人的坐标变换矩阵。
2．已知R 为旋转矩阵，b 为平移向量，试写出相应的齐次矩阵。
三. 设计题：
1、MSO —CP －020型垂直六关节机器人的坐标结构简图如图1所示，其各连杆的D －H 参数和关节变量列于表1，（1）写出连杆D-H 参数及关节变量；（2）求出各连杆坐标系间变换矩阵A i ；（3）并写出机器人运动学方程。
111
11c 0s 0s 0c 001000
00
1θθθθ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦A 2
2
222
2c 0s 0s 0c 00100
00
1d θθθθ⎡⎤
⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
A ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=010100001R ⎥⎥
⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡--=523b
图1：垂直六关节机器人的坐标结构简图表1：连杆D-H参数及关节变量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大作业：PUMA 机器人1. 坐标系建立利用D-H 参数法建立坐标系：2．D-H 参数表关节i θ(︒)i α(︒)i l i d 运动范围1 90 -90 0 0 -160°~160°2 0 0 a 2 d 2-225°~45° 3 90 90 -a 3 0-45°~225° 4 0 -90 0 4d-110°~170° 5 0 90 0 0 -100°~100° 66d-266°~266°3. 正运动学推导 3.1变换矩阵求取1i-1i 11Rot(,) Trans(0,0,d ) Trans(l ,0,0) Rot(,) = 00001i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s c s s l c c c c c s l s A z x s c d θθαθαθθθαθαθθααα----⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦列各D-H 变换矩阵如下：11010101001000001-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦c s s c A 22122220222020010001c s a c s c a s A d -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 33233033303301000001c s a c s c a s A -⎡⎤⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦344404040400100001-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦c s s c A d 455050505001000001c s s c A ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 5666-60066000010001c s s c A d ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦注：为书写方面，本文中cos ,sin i i ci si θθ==又由00123456123456T A A A A A A =⋅⋅⋅⋅⋅，利用Matlab 进行符号运算，运行程序PUMAzhengyundongxue （程序详见附录）得：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=100060pz az sz nz py ay sy ny px axsx nx T其中- c6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - s6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) - c6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) nx ny == - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)))s4*s6*(c2*s3 + c3*s2) - c6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2))nz ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎩s6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - c6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))) sx sy ==+ c6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))s6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2)) + c6*s4*(c2*s3 + c3*s2)sz ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎩c5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) - s5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3)) c5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) + s5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))c5*(c2*c3 - s2*s3) - c4*s5*(c2*s3 + c3*s2)ax ay az =⎧⎪=⎨⎪=⎩24623346- d *s1+d *(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) - d *s5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3)) + a *c1*c2 + c5*d6*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) +a *c1*s2*s3 -a *c1*c2*c3c1*d2 + d *(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) + d *s5*(c px py ==263342631*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) + a *c2*s1 + c5*d *(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) +a *s1*s2*s3 - a *c2*c3*s1d *(c2*c3 - s2*s3) - a *s2 + d *(c5*(c2*c3 - s2*s3) - c4*s5*(c2*s3 + c3*s2)) + a pz =3*c2*s3 +a *c3*s2⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩ 3.2变换矩阵验证 3.2.1初步验证根据DH 参数表中θi 的初始值，将其带入06T 后得到末端执行器的坐标为 px= -d 2py=a 2+d 4+d 6 pz=a 3与初始设定一致，因此初步判断变换矩阵正确。
3.2.2使用matlab 机器人工具箱详细验证关节i θ(︒)i α(︒)i l (m) i d (m) 运动范围1 90 -90 0 0 -160°~160°2 0 0 a 2=0.4318 d 2=0.14909-225°~45° 3 90 90 -a 3=-0.02032-45°~225° 4 0 -90 0 d 4=0.43307-110°~170° 5 0 90 0 0-100°~100° 6d 6=0.05625-266°~266°利用matlab 机器人工具箱按照以上DH 参数，编写并运行程序PUMAyanzheng （程序详见附录）得到如下图，与PUMA560机器人一致，表明DH 参数法建模正确。
4. 逆运动学推导反变换法求逆00123456123456T A A A A A A=⋅⋅⋅⋅⋅，且有⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=16pzazsznzpyaysynypxaxsxnxT（1）求1θ由010123451623456161-=⋅=⋅⋅⋅⋅=B A T A A A A A T得11111111111111110001''''''''''''0001nx*c ny*s sx*c sy*s ax*c ay*s px*c py*s -nz-sz-az-pzny*c - nx*s sy*c - sx*s ay*c - ax*s py*c - px*snx sx ax pxny sy ay pynz sz az pz++++⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦4*6*(2*32*3)6*(5*(2*33*2)4*5*(2*32*3)) 6*(5*(2*32*3)4*5*('''c4*s62*33*2))4*6*(2*33* + c5*c6*s42)--+---++=⎧⎪=⎨++⎪=-⎩s s c c s s c s c s c s c c c c s sc s c c s s c c c s c s s s c s c s nxnynz's6*(s5*(c2*s3 + c3*s2) - c4*c5*(c2*c3 - s2*s3)) - c6*s4*(c2*c3 - s2*s3)'s6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2)) - c6*s4*(c2*s3 + c3*s2)'c4*c6 + c5*s4*s6=-⎧⎪=⎨⎪=⎩sx sy sz 'c5*(c2*s3 + c3*s2) + c4*s5*(c2*c3 - s2*s3)'c4*s5*(c2*s3 + c3*s2) - c5*(c2*c3 - s2*s3)'s4*s5ax ay az =⎧⎪=⎨⎪=⎩24633246px'=a *c2 + d *(c2*s3 + c3*s2) - d *(c5*(c2*s3 + c3*s2) + c4*s5*(c2*c3 - s2*s3)) - a *c2*c3 + a *s2*s3'a *s2 - d *(c2*c3 - s2*s3) + d *(c5*(c2*c3 - s2*s3) - c4*s5*(c2*s3 + c3*s2)) py =3326- a *c2*s3 - a *c3*s2'd - d *s4*s5pz ⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎪⎩由矩阵对应元素均相等，1(3,3)T61(3,3)B =，1(3,4)T61(3,4)B =得2611s4*s511d - d *s4*s5ay*c - ax*s py*c - px*s =⎧⎨=⎩得到：()261111-=-py*c px*s d d *ay*c - ax*s整理有66211+-+=c *(py d *ay)(px d *ax)*s d三角变换66sin cos μμ+=⎧⎨+=⎩px d *ax r py d *ay r其中226666(*)(*)*arctan *μ⎧=+++⎪⎨+=⎪+⎩r d ax px py d ay px d ax ()py d ax 得到21arccos μ=±-d θ()r（2）求3θ由21110103453216456B3=63A A A T A A A T ---==得664611121314 c4*c5*c6 + s4*s6- c6*s4 + c4*c5*s6c4*s5-d *c4*s521222324-c4*s6 + c5*c6*s4c4*c6 + c5*s4*s6s4*s5-d *s4*s531323334-c6*s5-s5*s6c5d d *c5414243440001b b b b b b b b b b b b b b b b ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦其中B3个元素如下：32111c2323123121232312313123231231412323123*3b ny*s * - nz*s +c *nx*c b sx*c *c - sz*s + sy*s *c b ax*c *c - az*s + ay*s *c b py*s *c - pz*s + c *px*c a a c =⎧⎪=⎪⎨=⎪⎪=+-⎩ 2b21= ny*c1 - nx*s1b22= sy*c1 -sx *s1b23= ay*c1 - ax*s1b24= py*c1 - px*s1-d ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩23123123123322312312333231231233423123123*3b nz*c + ny*s *s + nx*c *s b sz*c + sx*c *s + sy*s *s b az*c + ax*c *s + ay*s *s b pz*c + py*s *s + px*c *s a s =⎧⎪=⎪⎨=⎪⎪=-⎩ 410420430441b b b b =⎧⎪=⎪⎨=⎪⎪=⎩ 注：为书写方便，本文中232323cos(),23sin()c s θθθθ=+=+。