六自由度机械手的坐标建立及运动学分析
六自由度柔性机械臂的运动学分析毕业设计论文
六自由度柔性机械臂的运动学分析毕业设计论文简介本毕业设计论文旨在对六自由度柔性机械臂的运动学进行分析。
柔性机械臂在工业自动化和机器人领域具有广泛的应用前景。
通过研究机械臂的运动学，可以深入了解其运动特性和参数，为进一步的控制和优化提供基础。
研究目标1. 分析六自由度柔性机械臂的关节运动学以及末端执行器的位置和姿态。
2. 研究不同控制参数对机械臂运动学的影响。
3. 探究柔性杆件对机械臂运动学的影响。
4. 比较刚性机械臂和柔性机械臂的运动学性能。
方法1. 建立六自由度柔性机械臂的数学模型。
2. 使用逆运动学方法求解关节角度。
3. 应用运动学方程计算末端执行器的位置和姿态。
4. 进行仿真实验，验证模型和算法的准确性和可行性。
研究成果1. 描述六自由度柔性机械臂的关节运动学和末端执行器的运动学。
2. 对机械臂运动特性进行分析和讨论。
3. 提出柔性杆件对机械臂运动学性能的影响。
4. 比较刚性机械臂和柔性机械臂的运动学性能差异。
结论本毕业设计论文对六自由度柔性机械臂的运动学进行了详细分析和研究，揭示了机械臂运动特性和柔性杆件对其性能的影响。
研究结果对于机械臂的控制和优化具有重要意义，对进一步发展柔性机械臂技术具有一定的指导作用。
参考文献[1] Author 1, Author 2. (Year). Title of Paper 1. Journal Name, Volume(Issue), page range.[2] Author 3, Author 4. (Year). Title of Paper 2. Conference Name, page range.。
六自由度机械手运动分析甄选
六自由度机械手运动分析甄选机械手是一种由多个自由度组成的机械装置，用于完成各种工业操作任务。
在机械手中，自由度指的是机械手能够独立运动的自由方向的数量。
常见的机械手有三自由度、四自由度和六自由度等不同类型。
在本文中，我们将重点讨论六自由度机械手的运动分析和甄选。
六自由度机械手是指具有六个独立自由度的机械手，每个自由度对应着机械手的一个运动方向。
六自由度机械手一般由基座、腰、肩、肘、腕和手等部分组成，每个部分对应着机械手的一个自由度。
这种机械手具有广泛的应用领域，例如在装配、焊接、喷涂、搬运等工业生产过程中的自动化操作。
在进行六自由度机械手的运动分析时，首先需要确定机械手各个部分的运动轴线和相对于基座的位置关系。
这样可以建立坐标系，在该坐标系中描述机械手的运动。
然后，需要确定机械手各个部分的运动范围和限制条件，以及各个部分之间的运动耦合关系。
通过这些分析，可以得到机械手的运动方程和逆运动学解，从而实现对机械手的运动控制。
在甄选六自由度机械手时，需要考虑以下几个关键因素：1.负载能力：机械手的负载能力是指机械手能够承受的最大负载重量。
在甄选机械手时，需要考虑需要处理的工件的重量，选择适当的机械手负载能力。
2.工作范围：机械手的工作范围是指机械手能够覆盖的工作空间。
在甄选机械手时，需要考虑需要处理的工件的尺寸和形状，选择能够满足工作范围要求的机械手。
3.精度要求：机械手的精度是指机械手能够实现的运动精度。
在甄选机械手时，需要考虑需要处理的工件的精度要求，选择能够满足精度要求的机械手。
4.控制系统：机械手的控制系统是指用于实现机械手运动控制的硬件和软件系统。
在甄选机械手时，需要考虑机械手的控制系统是否能够满足实际应用的需求。
5.价格和性能比较：机械手的价格是一个重要的考虑因素，同时也需要综合考虑机械手的其他性能指标，如速度、加速度、稳定性等，进行综合评估和比较。
在机械手的甄选过程中，可以借助计算机仿真和虚拟现实技术，对不同的机械手方案进行模拟和评估。
六自由度机器人运动学分析
六自由度机器人运动学分析殷固密，王建生（五邑大学智能制造学部，广东江门529020）0引言随着中国制造2025和工业4.0的提出与发展，机器人在“机器换人”和提高社会生产力中扮演着不可或缺的重要位置。
为了使机器人平稳准确地完成指定任务，机器人的运动学分析是必不可少的。
其中，机器人运动学分析的基础就是D-H 参数建立和正逆运动学求解及验证。
通过基础分析，可以帮我们了解机器人的工作方法，揭示机构的合理运动方案和控制算法。
结合使用仿真软件的计算可视化，可以更直观地体现机器人的设计效果，及时发现缺点和不足并改正。
以库卡机器人KR16-2，一种末端三关节轴线相交于一点的六自由度工业机器人为研究对象，通过Craig 和Spong 两种不同的D-H 法则(全称Denavit-Hartenber)对该机器人机型进行运动学建模，推导出机器人正逆运动学模型，并利用MATLA 及Robotics Toolbox 进行运动学分析仿真验证。
1机器人建模KR16-2机器人实物模型的基本结构及尺寸如图1所示。
1.1Craig 的D-H 方法建模Craig 的D-H 方法又称改进D-H 方法（简称MDH ）,其建立各个关节参考坐标系为：以关节轴i 和i+1的交点或公垂线与i 轴的交点作为连杆坐标系{i }的原点；以关节轴i 轴的方向为坐标轴z i 的方向；以关节轴i 和i+1的公垂线方向为x i 方向，且指向指向关节轴i+1的方向；y i 根据右手直角坐标系螺旋法则确定，建立D-H 坐标系如图2所示。
根据建立的D-H 坐标系，得出各个关节的D-H 参数，如表1所示。
其中，连杆长度a i 为沿x i 轴从z i 移动到z i+1的距离；连杆扭角αi 为绕x i 轴从z i 旋转到z i +1的角度；连杆偏距d i 为沿z i 轴从x i -1移动到x i 的距离；连杆转角θi 为沿z i 轴从x i -1旋转到x i 的角度。
摘要：针对机器人不同运动学的建模方法，以KUKA机器人KR16-2为模型，分别采用Craig和Spong的D-H方法（全称Denavit-Hartenberg方法），建立D-H坐标系，建立机器人运动学模型，求解正逆运动学方程，并利用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对机器人正逆运动学进行示教验证。
六自由度机械手的坐标建立及运动学分析
第**卷第**期20**年*月机械工程学报JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGVo l.** No.**** 20**DOI：10.3901/JME.20**.**.***六自由度机械手的坐标建立及运动学分析摘要：从运动学分析的基础上着手研究轨迹控制的问题，利用运动学逆解的方式分析复杂轨迹运动的可行性和实用性。
通过建立机械手的笛卡尔坐标系，推导出机械手的正、逆运动学矩阵方程，并研究了正、逆运动学方程的解；在此基础上建立机械手的工作空间，并讨论其工作空间的灵活性和存在可能性。
因此本文的另一种方式对六自由度串联机械手的复杂运动控制问题进行研究，提出以机械手示教手柄引导末端执行器对复杂运动轨迹进行预设计。
然后通过记录程序进行复杂轨迹的再实现，再对记录程序进行预修改，最终通过现有的程序进行设计编程完成复杂轨迹设计任务。
并利用MATLAB对轨迹进行仿真，对比其实际与计算的正确性。
最后本设计通过六自由度串联机械手实现平面文字轨迹，得出其设计的方式。
即首先利用示教手柄实现轨迹预设，记录预设轨迹程序，然后再对比程序初始化坐标进行手动编程。
关键词：六自由度机械手，笛卡尔坐标系，运动学方程，仿真，示教手柄The coordinates of six degrees of freedom manipulator and kinematics analysis is establishedWU Yanchao JIN Yuanxun ZHAO Xin LI Daohai SONG Ping MENG Ya ABSTRACT：T his article based on the analysis of kinematics to study the trajectory control problems, use of inverse kinematics of the complex mode of tracking movement of the feasibility and practicality. Through the establishment of the manipulator Cartesian coordinates, derived manipulator is the inverse kinematics matrix equation and the study is the inverse kinematics of the equation solution on the basis of this establishment manipulator working space. And discuss their work space The flexibility and the possibility exists.So in another way to the six degrees of freedom series manipulator motion control the complex issues of research, to handle the machinery Shoushi guide for the implementation of the end of the complex pre-designed trajectory. Then track record of the complicated procedure to achieve, and then record the pre-amended procedures.The eventual adoption of the existing procedures designed trajectory design of complex programming tasks. And using MATLAB simulation of the track, compared with its actual calculation is correct.The final design through six degrees of freedom series manipulator track to achieve flat text, draw their design approach. That is, first of all use of teaching handle achieve trajectory default the track record of default procedures, and then compared to manual procedures initialized coordinate programming.key words：Six degree-of-freedom manipulators，Cartesian coordinates， Equations of motion，Simulation， Demonstration handle机 械 工 程 学 报 第49卷第6期前言基于六自由度串联机械手的复杂运动控制的研究，期望通过一种使用的轨迹设计方法，即利用六自由度串联机械手实现平面复杂运动轨迹的设计，使其能在不同的工业生产下完成预定的轨迹实现的准确性和实用性，则该机械手将在实在加工工业中发挥更重要的作用，并可完成许多人工条件无法完成的任务，从而提高机械手的利用性。
6自由度机械手的算法
6自由度机械手的算法介绍6自由度机械手是一种具有6个自由度的机械臂，可以在空间中完成复杂的运动任务。
为了实现机械手的精确控制和运动规划，需要使用一系列算法来实现。
本文将探讨6自由度机械手的算法，包括逆运动学、正运动学、轨迹规划等。
逆运动学逆运动学是指已知机械手末端位置和姿态，计算出各个关节角度的过程。
对于6自由度机械手而言，逆运动学问题是一个复杂的数学问题。
以下是逆运动学算法的基本步骤：1.确定机械手的DH参数，包括关节长度、关节偏移、关节旋转角度等。
2.根据机械手的DH参数，构建正运动学方程，即末端位置和关节角度的关系。
3.根据末端位置和姿态，求解正运动学方程，得到关节角度的解。
4.对于多解的情况，选择最优解，例如使关节角度变化最小或满足特定约束条件的解。
正运动学正运动学是指已知机械手各个关节角度，计算出末端位置和姿态的过程。
对于6自由度机械手而言，正运动学问题相对简单，可以通过矩阵变换来实现。
以下是正运动学算法的基本步骤：1.确定机械手的DH参数。
2.根据机械手的DH参数，构建正运动学方程，即关节角度和末端位置的关系。
3.根据关节角度，求解正运动学方程，得到末端位置的解。
轨迹规划轨迹规划是指在给定起始位置和目标位置的情况下，确定机械手的运动路径和速度的过程。
对于6自由度机械手而言，轨迹规划需要考虑运动的平滑性和避免碰撞等因素。
以下是轨迹规划算法的基本步骤：1.确定起始位置和目标位置。
2.根据起始位置和目标位置，计算出机械手的途径点和运动方向。
3.根据途径点和运动方向，生成平滑的运动路径。
4.考虑机械手的运动速度和加速度，生成合适的速度曲线。
5.考虑碰撞检测，避免机械手和其他物体的碰撞。
动力学建模动力学建模是指根据机械手的结构和参数，建立机械手的运动学和动力学模型的过程。
对于6自由度机械手而言，动力学建模需要考虑关节间的耦合效应和惯性等因素。
以下是动力学建模的基本步骤：1.确定机械手的质量、惯性等参数。
六自由度机械手实验报告 (2)
六自由度机械手实验报告学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机自114学号：********学生姓名：郭2014年12月30日六自由度机械手实验报告一、机械手介绍六自由度机器手是由六个关节组成，每个关节上安装一个电动机，通过控制每个电动机旋转，就可以实现机械手臂的空间运动。
本实验做的六自由度的机械手臂是能实现物品的抓取和移位的机械自动控制机构。
该六自由度机械手臂的底座能进行大角度转动，实现机械抓取物体的移位；关节的俯仰和摆动能实现机械手臂不同位置的抓取物体；手部关节部分关节的变换，手腕的末端安装一机械手，机械手具有开闭能力，能实现物体的抓取和放下。
每个关节自由度都是用电动机转动来实现机械手臂的转动、俯仰和摆动等运动。
六自由度机械手臂每个关节处都有一个小型电机控制，分别能实现个关节的转动、俯仰等动作。
各个电机用采用AT89S52单片机片控制，通过单片机输出程能实现六个电机按照规定角度运动，从而带动关节的运动。
二、机械手的结构1、机械部分本实验中六自由度机械手的机械系统包括机身、臂部、手腕、手部。
图1机械手臂的实物图图2机械手臂的结构简图系统共有6个自由度，分别是a.基座的回转、b.连杆一转动、c.连杆二转动、d..手腕转动、e.手腕旋转、f..手部开合。
前面三个关节确定手部的空间位置，后面三个关节确定手部的姿态。
图3 自由度2、控制部分1、人机通信模块控制系统是机器人的大脑，它的性能优劣直接影响到机器人的先进程度和功能强弱。
机械人控制涉及自动控制，计算机，传感器、人工智能、电子技术和机械等多学科的内容，是一项跨多个学科的综合性技术。
本实验机器人控制系统的硬件由单片机AT89S52、运动控制模块、驱动模块和通讯模块组成。
其单片机AT89S52模块如下图3.1所示，该模块由一块AT89S52单片机、串行口通信接口、转串口下载线连接接头、电源接口、开关、信号输出口Q等组成。
图4 单片机AT89S52模块图2、舵机驱动模块该舵机驱动模块采用的是parallax公司生产的16路舵机控制模块，其包括16路舵机控制线接口、单片机通信接口、舵机驱动电源接口、开关、复位键、控制芯片等部分组成。
“六自由度”资料汇整
“六自由度”资料汇整目录一、六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真二、基于Stewart结构的六自由度并联稳定平台技术研究三、模拟器中车辆动力学与六自由度平台联合仿真技术研究四、六自由度破碎机运动特性分析及控制研究五、六自由度并联机器人工作空间分析六、基于液压六自由度平台的空间对接半物理仿真系统研究六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真随着科技的不断发展，机器人已经广泛应用于工业、医疗、军事等领域。
其中，六自由度机器人作为最具灵活性的机器人之一，备受研究者的。
本文将围绕六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真展开讨论，旨在深入探讨六自由度机器人的性能和特点。
关键词：六自由度机器人、结构设计、运动学分析、仿真六自由度机器人具有六个独立的运动自由度，可以在空间中实现精确的位置和姿态控制。
因其具有高灵活性、高精度和高效率等优点，六自由度机器人在自动化生产线、航空航天、医疗等领域具有广泛的应用前景。
目前，国内外研究者已对六自由度机器人的设计、制造、控制等方面进行了深入研究，并取得了一系列重要成果。
六自由度机器人的结构设计主要包括关节结构设计、连杆结构设计及控制模块设计。
关节结构是机器人的重要组成部分，用于实现机器人的转动和移动。
连杆结构通过关节连接，构成机器人的整体构型，实现机器人的各种动作。
控制模块用于实现机器人的任意角度运动，包括运动学控制和动力学控制等。
在结构设计过程中，应考虑关节的负载能力、运动速度和精度等因素，同时需注重连杆结构的设计，以实现机器人的整体协调性和稳定性。
控制模块的设计也是关键之一，需结合运动学和动力学理论，实现机器人的精确控制。
运动学是研究物体运动规律的一门学科，对于六自由度机器人的运动学分析主要包括正向运动学和逆向运动学。
正向运动学是根据已知的关节角度求解机器人末端执行器的位置和姿态，而逆向运动学则是根据末端执行器的位置和姿态求解关节角度。
对六自由度机器人进行运动学仿真，有助于深入了解机器人的运动性能。
《2024年六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》范文
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，机械臂已成为自动化生产线上不可或缺的一部分。
六自由度机械臂因其高度的灵活性和适应性，在工业、医疗、军事等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、六自由度机械臂结构及特点六自由度机械臂主要由关节、驱动器、控制系统等部分组成。
其结构包括六个可独立运动的关节，通过控制每个关节的旋转角度，实现空间中任意位置的到达。
六自由度机械臂具有较高的灵活性和工作空间，适用于复杂环境下的作业。
三、控制系统设计（一）硬件设计控制系统硬件主要包括微处理器、传感器、执行器等部分。
微处理器负责接收上位机指令，解析后发送给各个执行器；传感器用于检测机械臂的位置、速度、加速度等信息，反馈给微处理器；执行器则根据微处理器的指令，驱动机械臂进行运动。
（二）软件设计软件设计包括控制系统算法和程序设计。
控制系统算法包括运动规划、轨迹跟踪、姿态控制等，通过算法实现对机械臂的精确控制。
程序设计则包括上位机程序和下位机程序，上位机程序负责发送指令，下位机程序负责接收指令并执行。
四、运动学仿真运动学仿真是指通过数学模型对机械臂的运动过程进行模拟，以验证控制系统的正确性和可靠性。
运动学仿真主要包括正运动学和逆运动学两部分。
（一）正运动学正运动学是指通过关节角度计算机械臂末端的位置和姿态。
通过建立机械臂的数学模型，利用关节角度计算末端执行器的位置和姿态，为后续的轨迹规划和姿态控制提供依据。
（二）逆运动学逆运动学是指根据机械臂末端的位置和姿态，计算关节角度。
通过建立逆运动学方程，将末端执行器的目标位置和姿态转化为关节角度，实现对机械臂的精确控制。
五、实验与分析通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的设计和运动学仿真的正确性。
实验结果表明，控制系统能够实现对机械臂的精确控制，运动学仿真结果与实际运动过程相符。
六自由度机械手的坐标建立及运动学分析
六自由度机械手的坐标建立及运动学分析1.坐标建立：在六自由度机械手的坐标建立中，一般采用DH约定法（Denavit-Hartenberg法）来建立坐标系。
DH法是一种常用的方法，能够简化坐标系的描述，方便运动学分析。
首先，根据机械手的实际结构和运动方式，确定基座系（O-1-X1-Y1-Z1）和工具系（O-6-X6-Y6-Z6）两个坐标系。
其中，基座系固定在机械手的基座上，而工具系固定在机械手臂的末端执行器部分。
然后，根据机械手的连杆关系，逐个确定每个连杆的坐标系。
对于每个连杆的坐标系，可以通过以下几个步骤确定：1）确定连杆旋转轴，选择旋转轴为Z轴。
2）确定连杆的连杆中心线与相邻连杆中心线的夹角，选择夹角为连杆坐标系的转角θ。
3）确定连杆坐标系的原点与相邻连杆坐标系的原点之间的距离，选择距离为连杆坐标系的运动方向z。
4）确定连杆坐标系的x轴，通过右手定则确定。
根据以上步骤，可以逐个确定各个连杆的坐标系，最终建立整个六自由度机械手的坐标系。
2.运动学分析：运动学正解是指通过给定每个关节的转角，计算末端执行器的位置和姿态。
运动学正解的计算可以采用连乘法则，从基座系逐步向前计算每个连杆的变换矩阵，最终得到末端执行器的变换矩阵。
运动学逆解是指通过给定末端执行器的位置和姿态，计算每个关节的转角。
运动学逆解的计算可以通过逆运动学方法实现，其中一种常用的方法是通过解析法，通过求解多元非线性方程组得到关节转角的解析解。
在进行运动学分析时，还需要考虑机械手的工作空间限制、奇异位置的问题以及碰撞检测等。
因此，在实际运动学分析中，可能需要进行机器人的轨迹规划和路径规划。
总结：六自由度机械手的坐标建立和运动学分析是机械手设计和控制的基础。
通过建立机械手的坐标系，可以方便地描述六自由度机械手的结构和运动方式。
而运动学分析可以通过运动学正解和逆解，实现机械手的位置和姿态的计算。
熟练掌握六自由度机械手的坐标建立和运动学分析，对于机械手的设计和控制具有重要意义。
《2024年六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究》范文
《六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，六自由度串联机器人在工业自动化、医疗康复、军事航天等领域的应用越来越广泛。
而如何提高机器人的运动性能，使其在复杂的任务环境中实现高精度的轨迹跟踪控制，成为当前研究的热点问题。
本文将针对六自由度串联机器人的运动优化与轨迹跟踪控制进行研究，旨在提高机器人的运动性能和作业精度。
二、六自由度串联机器人概述六自由度串联机器人是一种多关节机器人，具有六个独立的运动轴，能够实现空间三维运动。
其结构紧凑、灵活度高、适应性强，在许多领域得到广泛应用。
然而，由于其复杂的运动学和动力学特性，使得其运动控制和轨迹跟踪成为一大挑战。
三、运动优化研究（一）优化算法研究针对六自由度串联机器人的运动优化问题，本文采用基于遗传算法的优化方法。
遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，能够快速寻找到全局最优解。
通过对机器人运动学模型进行建模，将机器人的运动轨迹优化问题转化为一个求解最优解的问题，运用遗传算法进行求解。
（二）运动学模型建立为了实现机器人的运动优化，需要建立精确的运动学模型。
本文采用D-H（Denavit-Hartenberg）法建立机器人的运动学模型，通过求解机器人各关节之间的变换矩阵，得到机器人末端执行器的位置和姿态。
在此基础上，进一步分析机器人的工作空间、奇异形态等问题，为后续的轨迹规划和控制提供依据。
四、轨迹跟踪控制研究（一）控制器设计为了实现六自由度串联机器人的高精度轨迹跟踪控制，本文采用基于PID（比例-积分-微分）控制器的控制策略。
通过对机器人运动过程中的速度、加速度等参数进行实时调整，使机器人能够快速、准确地跟踪设定的轨迹。
同时，针对机器人系统的非线性和不确定性，引入自适应控制算法，提高系统的鲁棒性。
（二）轨迹规划与实现轨迹规划是轨迹跟踪控制的关键环节。
本文采用基于时间最优的轨迹规划方法，根据机器人的运动学模型和任务要求，生成平滑、连续的轨迹。
《2024年六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》范文
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着科技的飞速发展，自动化与机器人技术已广泛应用于各种领域，六自由度机械臂是其中一种重要而常见的自动化工具。
它具备灵活的运动能力与复杂操作功能，能够在高精度的环境中完成一系列作业。
本篇论文旨在介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在提升机械臂的性能和可靠性。
二、六自由度机械臂控制系统设计1. 硬件设计六自由度机械臂控制系统主要由机械臂主体、驱动器、传感器和控制单元等部分组成。
其中，机械臂主体由多个关节组成，每个关节由一个驱动器驱动。
传感器用于检测机械臂的位置、速度和加速度等信息，控制单元则负责处理这些信息并发出控制指令。
2. 软件设计软件设计部分主要包括控制算法的设计和实现。
我们采用了基于PID（比例-积分-微分）的控制算法，以实现对机械臂的精确控制。
此外，我们还采用了路径规划算法，使机械臂能够按照预定的路径进行运动。
3. 控制系统架构控制系统采用分层架构，分为感知层、决策层和执行层。
感知层通过传感器获取机械臂的状态信息；决策层根据这些信息计算控制指令；执行层则根据控制指令驱动机械臂进行运动。
三、运动学仿真运动学仿真主要用于模拟机械臂的运动过程，验证控制系统的性能。
我们采用了MATLAB/Simulink软件进行仿真。
1. 模型建立首先，我们需要建立机械臂的数学模型。
根据机械臂的结构和运动规律，我们可以建立其运动学方程。
然后，将这些方程导入到MATLAB/Simulink中，建立仿真模型。
2. 仿真过程在仿真过程中，我们设定了不同的工况和任务，如抓取、搬运、装配等。
通过改变控制参数和路径规划算法，观察机械臂的运动过程和性能表现。
我们还对仿真结果进行了分析，以评估控制系统的性能和可靠性。
四、实验结果与分析我们通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的性能。
实验结果表明，该系统能够实现对机械臂的精确控制和灵活操作。
在各种工况和任务下，机械臂都能以较高的速度和精度完成任务。
六自由度并联机器人简介
六自由度并联简介六自由度并联简介1. 引言本文旨在介绍六自由度并联的基本概念、结构设计、运动学和动力学分析等内容。
六自由度并联是一种能够实现六个自由度运动的系统，具有广泛的应用领域，包括工业制造、医疗手术、半导体加工等。
2. 结构设计2.1 结构概述六自由度并联由基座、运动平台和连杆组成。
基座固定在地面上，运动平台通过多个连杆与基座相连，形成六个自由度。
运动平台上还装配有执行器和传感器等设备，用于控制和监测的运动状态。
2.2 连杆设计连杆是连接基座和运动平台的关键部件，其长度和形状对的运动性能有重要影响。
连杆的设计需要考虑运动范围、负载能力和结构强度等因素。
2.3执行器和传感器执行器用于驱动的运动，常见的执行器包括电机和液压缸等。
传感器用于监测的位置、力量和反馈信息，以实现自适应控制和安全保护。
3. 运动学分析3.1 坐标系建立建立的基座坐标系和运动平台坐标系，用于描述的位置和姿态。
3.2 正运动学通过正运动学方程，计算出给定关节变量下的末端位置和姿态。
正运动学方程是解决逆运动学问题的基础。
3.3 逆运动学逆运动学问题是指已知的末端位置和姿态，求解对应的关节变量。
采用数值方法或解析法求解逆运动学问题，以实现精确控制。
4. 动力学分析4.1 质心和惯性参数确定各部件的质量分布和惯性参数，建立动力学模型。
4.2 动力学方程建立的动力学方程，描述在给定控制力和力矩下的运动规律。
动力学方程求解可以实现的动态控制和冲击响应分析。
5. 应用领域6自由度并联在工业制造、医疗手术、半导体加工等领域具有广泛的应用。
通过灵活的运动和高精度的控制，该能够完成复杂的工作任务，并提高生产效率和产品质量。
6. 结束语本文对六自由度并联的结构设计、运动学和动力学分析进行了详细介绍。
希望通过本文的阅读，读者能够对该系统有更深入的了解。
1.本文档涉及附件：本文档附有六自由度并联的结构图、运动学和动力学分析的数学模型和各部件的技术参数表格等。
六自由度机器人运动学及主要构件的有限元分析
第6期2021年2月No.6February ，2021六自由度机器人运动学及主要构件的有限元分析摘要：文章以六自由度机器人为研究对象，根据实际的作业情况，对机器人进行运动学分析以及主要构件的有限元分析。
运动学分析分为正运动学分析和逆运动学分析，解决的是机器人的手臂转向何方，分析的是手部的速度、加速度和位移。
有限元分析主要是机械系统静力学分析。
对主要构件建立模型、模型简化、网格划分，根据危险工况的受力情况，分析了各构件的应力、形变等性能，确保结构设计合理。
对于工业机器人机械结构、传动等方面，运动学和有限元分析能够判断整机设计是否达到设计目标，对结构件的优化设计具有重要的意义。
关键词：六自由度；机器人；运动学；有限元分析中图分类号：TP242.2文献标志码：A 程锴（南京以禾电子科技有限公司，江苏南京210039）作者简介：程锴（1981—），男，江苏南京人，工程师，硕士；研究方向：电子产品总体结构设计。
江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information引言在当前科学技术不断进步和快速发展的背景下，很多先进的技术手段被广泛应用在各个领域中［1］。
特别是机器人在工业中得到广泛的应用，在实际运行过程中，类似于码垛搬运的六自由度机器人在搬运货物中节省大量劳动力，但安全性与可靠性一直备受考验。
因此，本文主要对六自由度机器人进行运动学和静力学分析［2］。
机器人运动学研究解决的是机器人的手臂转向何方，分析的是手部的速度、加速度和位移。
运动学方程是进行机器人位移分析的基本方程，也称为位姿方程。
机器人运动学分为正运动学分析和逆运动学分析。
正运动学是机器人运用各个关节角度、各个构件车长度等已知条件来判断末端执行器在三维空间中的位置；而逆运动学正好相反，它解决的是机器人需要如何运动才能使得末端执行器到达指定位置这一问题。
静力学分析用来分析结构在给定静力载荷作用下的响应。
6自由度IRB120机械手运动学分析和轨迹规划
序号 i
关节变量 兹i（/ 毅）
扭角 琢i（/ 毅）
杆长 ai/mm
偏距 di/mm
1
兹1
琢1
0
d1
2
兹2
0
a2
0
3
兹3
琢3
a3
0
d4
5
兹5
琢5
0
0
6
兹6
0
0
d6
淤操作快速简单安全。 于 享 有 多 种 不 同 的 操 作 方 式 , 比 如 面 板 操 作 ﹑智 能 手 机远程控制。 盂串口 WiFi 模块信号穿透性强,接收速度快且准确， 控制更方便。 缺点： 由于是 WiFi 遥控开关控制三相异步电动机的手机电 路，远程遥控开关的是通过互联网传递无线信号，控制用 电器的一种智能远程控制器。其基本套件包括：手机 APP， 网络，WiFi，连接用电器的接收器。使用时，手机 APP 发出 指令，通过互联网传达。所以说涉及到的知识更为复杂，出 现故障后给维修者带来更大的不便。 6.5 GPRS 远程开关手机遥控控制电动机正反转电路 优点： 由于是使用了云服务器，技术成熟稳定，手机 APP 远 程 控 制 电 源开 关 ，主 机 里 面 插 一 张 移 动 的 流 量 卡 ，使 用 了 GPRS 流量控制，用手机随时随地远程遥控；只要有网络 信号的地方都可用。不受时间与距离限制，便于对远处不 便去的地方频繁起动随时随地电动机的远程控制。
一旦对全部连杆规定坐标系后，就能按照下列的步骤 建立相邻两连杆之间的相对关系：
淤绕 Zi-1 轴旋转 兹i 角，使 Xi-1 轴转到与 Xi 同一平面内。 于沿 Zi-1 轴平移一距离 di，把 Xi-1 移到与 Xi 同一直 线上。 盂沿 Xi 轴平移一距离 琢i，把连杆 i-1 的坐标系移动到 使其原点与连杆 i 坐标系原点重合的地方。 榆绕 Xi 旋转 琢i 角，使 Zi-1 移到与 Zi 同一直线上。 1.2 机械手的正运动学求解 根据表 1 中的参数，依据坐标变换法则，机械手有 6 个自由度，将末端执行器坐标连接到基本坐标的机械手的 均匀整体转换矩阵得到如下：
六自由度机械手运动分析
六自由度机械手毕业论文专业机械设计制造及其自动化课题多自由度机械手机械设计摘要文中设计了一种六自由度机械手。
该机械手主要由底座，腰部，主板，大手臂，小手臂，手腕，夹爪组成，采用步进电机驱动，单片机控制。
手臂的尺寸与人手臂的大小相当。
手臂的运动主要包括：腰部转动，大手臂摆动，小手臂摆动，手腕摆动，手腕转动，夹爪夹取。
此手臂的空间活动半径0.5m，定位精度为5mm.它能够抓取重量较轻的物体，并放到预定位置。
该机械手有过载保护以及断电空间位置的自锁功能.可以用于教学演示，或者在有放射性的环境中完成特定工作。
文中对机械手进行了正运动学分析, 采用齐次坐标变换法得到了机械手末端位置和姿态随关节夹角之间的变换关系,并完成了总体机械结计、步进电机选型、蜗轮蜗杆及带传动比的确定以及部分重要零件的设计。
关键词：机械手六自由度步进电机同步带。
AbstractA kind of manipulator of six degrees of freedom has been designed in this paper. This manipulator is made up of the foundation, the waist, the big arm, the small arm, the wrist, and the claw; the manipulator is driven by stepper motor, and controlled by single chip. The size of the manipulator is equal in the size to the arms of people. Locomotion of the manipulator includes: waist turning, big arm swung, small arm swung, wrist swung, wrist rotating, claw fetching. The radius of action is 0.5m, and the accuracy is 5 mm. It can pick the light-weight object, and put it to the recalculated position. The manipulator has overload protection function, and space position self-lock function. This arm can be used in teaching, or in radioactive environments. In this paper, robot kinematic analysis is carried out using homogeneous coordinate transformation method was the end manipulator joint position and attitude with the changing relationship between the angle and stepper motor designing, physical construction designing had been completed.Keywords: manipulator, six degrees of freedom, stepper motor, locking band.目录目录 (4)1 绪论 (6)1.1 国内机械手研状 (6)1.2 机械手的构成 (7)1.3 机械手的发展趋势 (9)1.4 本设计课题的背景和意义 (9)2 机械手的总体方案设计 (10)2.1 机械手基本形式的选择 (10)2.2 机械手的主要部件及运动 (11)2.3 驱动机构的选择 (12)2.4 传动机构的选择 (12)3机械手的数学建模 (12)3.1 机器人数学基础 (12)3.2 机器人的运动学方程 (13)4 机械手的整体设计计算 (15)4.1 手部设计基本要求 (15)4.2 典型的手部结构 (16)4.3 机械手手指的设计计算 (16)4.3.1 选择手抓的类型和加紧机构 (16)4.3.2手抓加紧力与驱动力的力学分析 (16)4.4 驱动电机的选择 (17)4.4.1 手指张合电机的选择 (17)4.4.2 手腕电机的选择 (19)4.4.3 大手臂摆动电机的选择 (19)4.4.4 小手臂摆动电机的选择 (20)4.4.5 手腕摆动电机的选择 (20)4.4.6 底座转动电机的选择 (21)4.5 涡轮蜗杆、带轮的选择及传动比的确定 (21)4.5.1 底座电机处涡轮蜗杆的传动的确定 (21)4.5.2 大手臂电机处涡轮蜗杆及带传动的确定 (22)4.5.3 小手臂电机处涡轮蜗杆及带传动的确定 (23)4.5.4 手腕摆动电机处涡轮蜗杆及带传动的确定 (24)4.6 小手臂摆动处轴的校核 (25)5 总结与展望 (29)谢辞 (30)[参考文献] (31)附录一科技文献翻译 (32)附录二毕业设计任务书与开题报告 (46)多自由度机械手机械设计1 绪论机械手 (manipulator)是一种能按给定的程序或要求，自动地完成物体(材料、工件、零件或工具等)传送或操作作业的机械装置，它能部分地代替人来进行繁重、危险、重复等手工作业。
六自由度协作机械臂设计与运动分析
三、结论与展望
总之，本次演示研究的六自由度协作机械臂设计和运动分析具有一定的理论 和实践价值，为今后实际应用提供了有益的参考。
2、关节设计
（1）关节类型：根据运动学原理，关节可分为旋转关节、移动关节、球形关 节等。需要根据机械臂的实际需求选择合适的关节类型。
2、关节设计
（2）驱动方式：关节的驱动方式包括电动、气动和液压等多种形式，需要根 据机械臂的动力来源进行选择。
2、关节设计
（3）制动方式：关节的制动方式包括机械制动和电气制动等，需要根据实际 需求进行选择。
一、六自由度协作机械臂设计
1、机械臂结构布局设计
1、机械臂结构布局设计
六自由度机械臂通常由六个关节连接首末两个连杆，每个关节具备旋转或伸 缩功能。在结构布局设计时，需要考虑以下因素：
1、机械臂结构布局设计
（1）连杆的长度与半径：需要根据机械臂的整体尺寸要求以及操作空间限制 进行设计，保证机械臂能够到达指定位置。
六自由度协作机械臂设计与运 动分析
目录
01 一、六自由度协作机 械臂设计
0业自动化的快速发展，机器人技术已成为现代生产过程中不可缺少的 一部分。其中，机械臂作为机器人的核心组成部分，具有重要意义。本次演示将 以六自由度协作机械臂为研究对象，从设计和运动分析两个方面进行详细阐述。
谢谢观看
二、运动分析
1、引言
1、引言
对六自由度协作机械臂进行运动分析，有助于了解机械臂在实际应用中的运 动性能，验证设计是否满足要求。运动分析主要包括运动学、动力学和控制方面。
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真一、本文概述随着机器人技术的快速发展，六自由度机械臂作为一种重要的机器人执行机构，在工业自动化、航空航天、医疗手术等领域得到了广泛应用。
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真研究对于提高机械臂的运动性能、优化控制策略以及实现高精度操作具有重要意义。
本文旨在深入探讨六自由度机械臂控制系统的设计原理与实现方法，并通过运动学仿真验证控制系统的有效性和可靠性。
本文将首先介绍六自由度机械臂的基本结构和运动学原理，包括机械臂的正运动学和逆运动学分析。
在此基础上，详细阐述六自由度机械臂控制系统的总体设计方案，包括硬件平台的选择、控制算法的设计以及传感器的配置等。
接着，本文将重点介绍控制系统的核心算法，如路径规划、轨迹跟踪、力控制等，并分析这些算法在六自由度机械臂运动控制中的应用。
为了验证控制系统的性能，本文将进行运动学仿真实验。
通过构建六自由度机械臂的运动学模型，模拟机械臂在不同工作环境下的运动过程，并分析控制系统的实时响应、运动精度以及稳定性等指标。
本文将总结六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真的研究成果，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为六自由度机械臂控制系统的设计与优化提供理论支持和实践指导，推动机器人技术在各领域的广泛应用和发展。
二、六自由度机械臂基本理论六自由度机械臂，又称6DOF机械臂，是现代机器人技术中的重要组成部分。
其理论基础涉及机构学、运动学、动力学以及控制理论等多个领域。
六自由度机械臂之所以得名，是因为其末端执行器（如手爪、工具等）可以在三维空间中实现六个方向上的独立运动，包括三个平移运动（沿、Y、Z轴的移动）和三个旋转运动（绕、Y、Z轴的转动）。
机构学基础：六自由度机械臂的机构设计是其功能实现的前提。
通常，它由多个连杆和关节组成，每个关节都有一个或多个自由度。
通过合理设计连杆的长度和关节的配置，可以实现末端执行器在所需空间内的灵活运动。
六自由度经济型工业机器人设计与运动学分析
2、正向运动学算法：通过已知的关节角度，求解出机器人的目标位姿，实 现机器人的运动路径规划。
3、雅可比矩阵：描述了机器人的关节角度与目标位姿之间的关系，对于机 器人的轨迹规划和动态控制具有重要的作用。
四、六自由度工业机器人运动学 算法应用
1、在生产线上的应用：在生产线中，六自由度工业机器人可以执行各种复 杂的动作，如抓取、搬运、装配等，大大提高了生产效率。
关键词：六自由度工业机器人，设计与分析，运动学，自动化生产
引言
六自由度工业机器人具有六个独立的运动自由度，可以在三维空间中实现物 体的任意位置和姿态的移动。与传统的工业机器人相比，六自由度经济型工业机 器人具有更高的运动灵活性和更广泛的应用范围。本次演示将介绍六自由度经济 型工业机器人的设计方法及其运动学分析，为进一步研究机器人的控制策略和控 制性能提供基础。
2、在三维空间中的路径规划：通过运动学算法，可以让六自由度工业机器 人在三维空间中执行各种轨迹规划，实现精准的定位和姿态控制。
3、在复杂环境中的应用：在复杂的环境中，如医疗、航空、深海等领域， 六自由度工业机器人可以执行高精度、高危险性的任务，提高了这些领域的工作 效率。
五、结论
六自由度工业机器人的运动学算法是实现其高效、精准运动的核心技术。随 着制造业的发展和对自动化、智能化需求的不断提升，对六自由度工业机器人运 动学算法的研究与应用将更加深入和广泛。我们期待未来的研究能够进一步提高 六自由度工业机器人的性能，以适应更加复杂和严苛的生产环境，为人类的未来 生产生活带来更大的便利和效益。
参考内容
一、引言
随着现代制造业的快速发展，工业机器人已经成为了自动化生产线上的重要 角色。其中，六自由度工业机器人因为其灵活性和高效性，被广泛应用于各种复 杂生产环境中。对于六自由度工业机器人的运动学算法的研究与应用，不仅对提 高生产效率有着显著的意义，同时对机器人的运动精度和稳定性也有着重要的影 响。
基于MATLAB的六自由度工业机器人运动分析及仿真
基于MATLAB的六自由度工业机器人运动分析及仿真六自由度工业机器人是一种常见的工业自动化设备，通过对其运动进行分析和仿真，可以对其性能进行评估和优化。
MATLAB是一种强大的数学计算软件，在工程领域广泛应用，可以帮助我们进行机器人的运动分析和仿真。
首先，我们可以使用MATLAB对六自由度机器人进行建模。
六自由度机器人具有六个自由度，分别为三个旋转自由度和三个平移自由度。
我们可以使用MATLAB的机器人工具箱来建立机器人的模型，并定义其关节参数和连接方式。
通过模型可以获得机器人的几何结构、动力学参数和运动学方程。
接下来，我们可以使用MATLAB进行机器人的运动分析。
运动分析是指通过对机器人的运动学和动力学进行计算，从而获得机器人的运动和力学特性。
机器人的运动学分析主要是利用机器人的几何结构来推导出末端执行器的位置和姿态。
可以使用MATLAB的运动学工具函数来计算机器人的正运动学和逆运动学。
机器人的动力学分析主要是研究机器人的运动和力学特性之间的关系。
动力学分析可以帮助我们确定机器人的运动特性和关节力矩。
我们可以使用MATLAB的动力学工具箱来建立机器人的动力学模型，并使用动力学工具函数来计算机器人的动力学性能。
最后，我们可以使用MATLAB进行机器人的仿真。
机器人的仿真是通过对机器人的动力学进行数值计算，来模拟机器人的运动和力学特性。
通过仿真可以验证机器人的设计和控制方案，并进行参数优化。
在MATLAB 中，我们可以使用数值计算函数和绘图函数来进行机器人的仿真和可视化。
总结起来，基于MATLAB的六自由度工业机器人运动分析及仿真可以帮助我们对机器人的运动和力学特性进行研究和优化。
通过建立机器人的模型，进行运动分析和动力学分析，以及进行仿真和可视化，可以帮助我们理解和改进机器人的性能，在工业自动化领域发挥更大的作用。
六自由度机械手设计
六自由度机械手设计六自由度机械手是一种灵活多变的机械装置，由于其具有自由度高、操纵灵活等特点，在工业生产领域得到了广泛应用。
设计一个六自由度机械手需要考虑机械结构、运动学和动力学等方面的问题。
下面将对设计六自由度机械手的过程进行详细讨论。
首先，机械结构是机械手设计的基础。
六自由度机械手通常由底座、腰部、肩部、肘部、腕部和手部构成。
底座是机械手的基础支撑，在设计时需要考虑机械手的稳定性和承载能力。
腰部是机械手的旋转关节，用于机械手的左右运动，通常采用电机或液压系统来驱动。
肩部、肘部和腕部分别对应机械手的前后、上下和旋转运动，也需要配备相应的驱动设备。
手部是机械手的末端执行器，用于抓取和放置物体，通常采用夹爪或吸盘等形式。
在机械结构设计中，需要考虑每个关节的负载能力、运动范围和机械可靠性等因素。
其次，运动学是研究机械手姿态和运动规律的重要理论基础。
六自由度机械手的运动学分析包括正解和逆解两个方面。
正解是通过给定关节角度来求解机械手末端位置和姿态的问题，逆解则是通过给定机械手末端位置和姿态来求解关节角度的问题。
在设计过程中，需要利用正逆解方法来分析机械手在不同位置和姿态下的运动性能，以确保其能够实现所需的工作任务。
最后，动力学是研究机械手力学特性的重要理论基础。
六自由度机械手在进行复杂运动时，需要考虑惯性、摩擦和外力等因素对机械手的影响。
动力学分析可以帮助我们确定机械手所需的驱动力和力矩，以满足工作要求。
此外，动力学还可以帮助我们分析机械手运动时的稳定性和抗干扰能力，以保证机械手的安全性和可靠性。
在进行六自由度机械手设计时，我们还需要考虑以下几点：1.功能需求：需要明确机械手的具体工作任务和工作环境，并根据需求设计机械手的自由度和工作范围。
2.控制系统：需要设计合适的控制系统来实现机械手的运动控制，包括关节驱动和末端执行器控制等。
3.传感器：需要配备适当的传感器来感知和反馈机械手的位置、速度和力矩等信息，以提高机械手的精度和安全性。
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第**卷第**期20**年*月机械工程学报JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGVo l.** No.**** 20**DOI：10.3901/JME.20**.**.***六自由度机械手的坐标建立及运动学分析摘要：从运动学分析的基础上着手研究轨迹控制的问题，利用运动学逆解的方式分析复杂轨迹运动的可行性和实用性。
通过建立机械手的笛卡尔坐标系，推导出机械手的正、逆运动学矩阵方程，并研究了正、逆运动学方程的解；在此基础上建立机械手的工作空间，并讨论其工作空间的灵活性和存在可能性。
因此本文的另一种方式对六自由度串联机械手的复杂运动控制问题进行研究，提出以机械手示教手柄引导末端执行器对复杂运动轨迹进行预设计。
然后通过记录程序进行复杂轨迹的再实现，再对记录程序进行预修改，最终通过现有的程序进行设计编程完成复杂轨迹设计任务。
并利用MATLAB对轨迹进行仿真，对比其实际与计算的正确性。
最后本设计通过六自由度串联机械手实现平面文字轨迹，得出其设计的方式。
即首先利用示教手柄实现轨迹预设，记录预设轨迹程序，然后再对比程序初始化坐标进行手动编程。
关键词：六自由度机械手，笛卡尔坐标系，运动学方程，仿真，示教手柄The coordinates of six degrees of freedom manipulator and kinematics analysis is establishedWU Yanchao JIN Yuanxun ZHAO Xin LI Daohai SONG Ping MENG Ya ABSTRACT：T his article based on the analysis of kinematics to study the trajectory control problems, use of inverse kinematics of the complex mode of tracking movement of the feasibility and practicality. Through the establishment of the manipulator Cartesian coordinates, derived manipulator is the inverse kinematics matrix equation and the study is the inverse kinematics of the equation solution on the basis of this establishment manipulator working space. And discuss their work space The flexibility and the possibility exists.So in another way to the six degrees of freedom series manipulator motion control the complex issues of research, to handle the machinery Shoushi guide for the implementation of the end of the complex pre-designed trajectory. Then track record of the complicated procedure to achieve, and then record the pre-amended procedures.The eventual adoption of the existing procedures designed trajectory design of complex programming tasks. And using MATLAB simulation of the track, compared with its actual calculation is correct.The final design through six degrees of freedom series manipulator track to achieve flat text, draw their design approach. That is, first of all use of teaching handle achieve trajectory default the track record of default procedures, and then compared to manual procedures initialized coordinate programming.key words：Six degree-of-freedom manipulators，Cartesian coordinates， Equations of motion，Simulation， Demonstration handle机 械 工 程 学 报 第49卷第6期前言基于六自由度串联机械手的复杂运动控制的研究，期望通过一种使用的轨迹设计方法，即利用六自由度串联机械手实现平面复杂运动轨迹的设计，使其能在不同的工业生产下完成预定的轨迹实现的准确性和实用性，则该机械手将在实在加工工业中发挥更重要的作用，并可完成许多人工条件无法完成的任务，从而提高机械手的利用性。
另外，基于六自由度机械手轨迹设计中位置逆解算法的研究，期望通过MATLAB 仿真实现六自由度机械手位置逆解的准确性，尤其是在其逆解不唯一的情况下，配合MATLAB 仿真数据进行对比，实现轨迹控制的最优化，即满足轨迹设计要求和运动控制的1机械手轨迹设计中坐标系的建立机器人通常是由一系列连杆和相应的运动副组合而成的空间开式链，实现复杂的运动，完成规定的操作。
因此，机器人运动学描述的第一步，自然是描述这些连杆之间以及它们和操作对象(工件或工具)之间的相对运动关系。
假定这些连杆和运动副都是刚性的，描述刚体的位置和姿态(简称位姿)的方法是这样的：首先规定一个直角坐标系，相对于该坐标系，点的位置可以用3维列向量表示；刚体的方位可用3×3的旋转矩阵来表示，而4×4的齐次变换矩阵则可将刚体位置和姿态(位姿)的描述统一起来。
机器人的每个关节坐标系的建立可参照以下的三原则：1-n z 轴沿着第n 个关节的运动轴；nx 轴垂直于1-n z 轴并指向离开1-n z 轴的方向；ny 轴的方向按右手定则确定。
机器人坐标系建立的方法常用的是D-H 方法，这种方法严格定义了每个关节的坐标系，并对连杆和关节定义了4个参数，如图下所示：转动关节连杆四参数示意图2 平面轨迹设计的正运动学分析2.1 平面轨迹设计的正运动学分析原理 机器人运动学只涉及到物体的运动规律，不考虑产生运动的力和力矩。
机器人正运动学所研究的内容是：给定机器人各关节的角度或位移，求解计算机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态问题。
各连杆变换矩阵相乘，可得到机器人末端执行器的位姿方程（正运动学方程）为 ：65544332211060A A A A A A T ==⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡10z z z z y y y y x x x x p a o n p a o n p a o n （式3-3）其中：z 向矢量处于手爪入物体的方向上，称之为接近矢量a ，y 向矢量的方向从一个指尖指向另一个指尖，处于规定手爪方向上，称为方向矢量o ；最后一个矢量叫法线矢量n ，它与矢量o 和矢量a一起构成一个右手矢量集合，并由矢量的叉乘所规定：a o n ⨯=。
式3-3表示了RBT 系列机器人变换矩阵40T ，它描述了末端连杆坐标系{4}相对基坐标系{0}的位姿，是机械手运动分析和综合的基础。
2.2正运动学分析步骤及计算1、根据机器人坐标系的建立中得出的A 矩李道海等：六自由度机械手的坐标建立及运动学分析阵，相乘后得到T 矩阵，根据一一对应的关系，写出机器人正解的运算公式，上一节中已经对六自由度串联机械手的各个参数进行了计算，因此这里公式不再一一列出。
2、根据所要设计的文字轨迹，求出各个分量的值，其中以“西”的起笔为第一个输入和输出参数进行求解 3、运行六自由度串联机器人控制系统软件，点击“空间学计算”按钮，出现如图3-14所示界面，在“关节角度”中相应的位置输入各个关节的变量值，点击“正解计算”按钮，各个参数的值显示在“末端位姿”相应的框内。
4、将计算的值和控制系统软件计算出的值相比较，比较结果是否一致。
3.六自由度机械手轨迹设计中的逆运动学分析3.1机械手逆运动学分析原理机器人的运动学反解存在的区域称为机器人的工作空间，求解机器人逆解的目的也在于要求出机器人的工作空间。
工作空间是操作臂的末端能够到达的空间范围，即末端能够到达的目标点集合。
值得指出的是，工作空间应该严格地区分为两类：灵活（工作）空间 指机器人手爪能够以任意方位到达的目标点集合。
因此，在灵活空间的每个点上，手爪的指向可任意规定。
可达（工作）空间 指机器人手爪至少在一个方位上能够到达的目标点集合。
机器人操作臂运动学反解的数目决定于关节数目和连杆参数（对于旋转关节操作臂指的是ia ，i ia d 和）和关节变量的活动范围。
在解运动学方程时，碰到的另一问题是解不唯一（称为多重解）。
在工作空间中任何点，机械手能以任意方位到达，并且有两种可能的形位，即运动学方程可能有两组解。
求解RBT 系列机器人的过程如下：求解的变量为654321,,,,,θθθθθθ。
T=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡100z z z z y y y y x x x x p a o n p a o n p a o n (各项公式见正解)整理矩阵各项可得:)(2223323416c a c a s d c ax d p x --⨯-⨯=--------------（式3-4）)(2223323416c a c a s d s ay d p y --⨯-⨯=--------------（式3-5）1222332346d s a s a c d az d p z +---⨯=----------------（式3-6）根据上述已知条件求出相应的变量654321,,,,,θθθθθθ注：其中233223C S C S S +=,323223S S C C C -=3. 2逆运动学分析步骤及计算1、计算机器人运动学方程，根据一一对应的关系，求解机器人逆解的运算公式，如果有的变量有两个值应该全部保留：2.根据以上计算出的机器人运动学方程，一一对应的关系，将解出的机器人逆解的运算公式填入表将正运动学分析中的数据带入表3-2中，求出各个分量的值，如果有两组分别填入； 表3-2 六自由度串联机器人的逆运动学的输入值x p 75 yp 0z p 197 xnyn1-zn机 械 工 程 学 报 第49卷第6期2θ90 3θ5θ6θ、运行六自由度串联机器人控制系统软件，点击“空间学计算”按钮，出现如图3-9所示界面，在“末端位姿”中相应的位置输入各个关节的变量值，点击“逆解计算”按钮，逆解的值显示在“关节角度”中相应的框内。