UR5机器人运动学及奇异性分析
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Abstract:InordertosolvetheproblemthattheUR5robotcoordinatesystemestablishedbytheuserisinconsistentwiththe
manufacturer's,andthedatarelatedtotheforce,angularvelocity,angularaccelerationaredifficulttobedirectlyused,based ontheanalysisofthestructuralcharacteristicsoftheUR5robot,thecoordinatesystem matchingthe manufacturer'sdatais established.ThekinematicsequationoftheUR5robotisestablishedbyD-H methodtodescribetherelationshipofeachjoint. AccordingtothestructuralcharacteristicssatisfyingthePiepercriterionoftheUR5robot,thekinematicinversesolutionofthe UR5robotisobtainedbytheseparationvariable method.ThesingularityanalysisofUR5robotiscompletedbydifferential transformation method,andthesingularityanalysisandsimulationresultsshowtherelationshipbetweenthejointvariablesof UR5robotwhenthepositionissingular.Thekinematicsprogramiswrittenbyusing MATLABsoftware,andtherobotsystemisusedtocarryoutlaboratorytestandengineeringpracticeverification.TheexperimentalresultsofMATLABkinematics programareconsistent withtheinternaldataof UR5system,which verifiesthecorrectnessofkinematicsanalysis.The researchresulthassomereferenceforfurtherresearchofUR5robotcontinuoustrajectoryplanning.
文 章 编 号 :1008-1542(2019)01-0051-09
doi:10.7535/hbkd.2019yx01009
UR5机器人运动学及奇异性分析
张付祥,赵 阳
(河北科技大学机械工程学院,河北石家庄 050018)
摘 要:为了解决 UR5机器人用户建立的机器人坐标系与厂 家 建 立 的 机 器 人 坐 标 系 不 一 致,机 器 人内部有关力、角速度、角加速度等数据信息难以被直接使用的问题,在分析 UR5机器人结构特点 的基础上,建立与厂家数据匹配的坐标系。采用 D-H 参数法建立 UR5机器人的运动学方程,描述 机器人各杆件的相对位姿关系,依据 UR5机器人满足 Pieper准则的结构特性,采用分离变量法求 取 UR5机器人的运动学反解,并利用微分变换法完成 UR5机器人奇异位形分析,奇异性分析与仿 真结果表明了 UR5机器人位置奇异时各 关 节 变 量 之 间 的 关 系。 使 用 MATLAB 软 件 编 写 运 动 学 程序,并利用机器人系统对程序进行实验室测试与工程实践验证,MATLAB 运动学程序实验结果 与 UR5系统内部数据一致,验证了运动学分析的正确 性。研 究 结 果 对 进 一 步 开 展 UR5 机 器 人 连 续轨迹规划研究具有参考价值。
第 40 卷 第 1 期
河北科技大学学报
Vol.40,No.1
2019 年 2 月
JournalofHebeiUniversityofScienceandTechnology
Feb.2019
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收稿日期:2018-10-01;修回日期:2018-10-25;责任编辑:冯 民 基 金 项 目 :河 北 省 自 然 科 学 基 金 (E2017208111);河 北 省 科 技 攻 关 计 划 项 目 (13210116D) 第 一 作 者 简 介 :张 付 祥 (1973— ),男 ,河 北 青 县 人 ,教 授 ,博 士 ,主 要 从 事 机 电 控 制 与 机 器 人 方 面 的 研 究 。 E-mail:zhangfx@hebust.edu.cn
关 键 词 :工 业 机 器 人 技 术 ;坐 标 系 ;运 动 学 ;微 分 变 换 法 ;奇 异 性
中 图 分 类 号 :TH122
文 献 标 志 码 :A
KinematicsandsingularityanalysisofUR5robot
ZHANGFuxiang,ZHAO Yang
(SchoolofMechanicalEngineering,HebeiUniversityofScienceandTechnology,Shijiazhuang,Hebei050018,China)
manufacturer's,andthedatarelatedtotheforce,angularvelocity,angularaccelerationaredifficulttobedirectlyused,based ontheanalysisofthestructuralcharacteristicsoftheUR5robot,thecoordinatesystem matchingthe manufacturer'sdatais established.ThekinematicsequationoftheUR5robotisestablishedbyD-H methodtodescribetherelationshipofeachjoint. AccordingtothestructuralcharacteristicssatisfyingthePiepercriterionoftheUR5robot,thekinematicinversesolutionofthe UR5robotisobtainedbytheseparationvariable method.ThesingularityanalysisofUR5robotiscompletedbydifferential transformation method,andthesingularityanalysisandsimulationresultsshowtherelationshipbetweenthejointvariablesof UR5robotwhenthepositionissingular.Thekinematicsprogramiswrittenbyusing MATLABsoftware,andtherobotsystemisusedtocarryoutlaboratorytestandengineeringpracticeverification.TheexperimentalresultsofMATLABkinematics programareconsistent withtheinternaldataof UR5system,which verifiesthecorrectnessofkinematicsanalysis.The researchresulthassomereferenceforfurtherresearchofUR5robotcontinuoustrajectoryplanning.
文 章 编 号 :1008-1542(2019)01-0051-09
doi:10.7535/hbkd.2019yx01009
UR5机器人运动学及奇异性分析
张付祥,赵 阳
(河北科技大学机械工程学院,河北石家庄 050018)
摘 要:为了解决 UR5机器人用户建立的机器人坐标系与厂 家 建 立 的 机 器 人 坐 标 系 不 一 致,机 器 人内部有关力、角速度、角加速度等数据信息难以被直接使用的问题,在分析 UR5机器人结构特点 的基础上,建立与厂家数据匹配的坐标系。采用 D-H 参数法建立 UR5机器人的运动学方程,描述 机器人各杆件的相对位姿关系,依据 UR5机器人满足 Pieper准则的结构特性,采用分离变量法求 取 UR5机器人的运动学反解,并利用微分变换法完成 UR5机器人奇异位形分析,奇异性分析与仿 真结果表明了 UR5机器人位置奇异时各 关 节 变 量 之 间 的 关 系。 使 用 MATLAB 软 件 编 写 运 动 学 程序,并利用机器人系统对程序进行实验室测试与工程实践验证,MATLAB 运动学程序实验结果 与 UR5系统内部数据一致,验证了运动学分析的正确 性。研 究 结 果 对 进 一 步 开 展 UR5 机 器 人 连 续轨迹规划研究具有参考价值。
第 40 卷 第 1 期
河北科技大学学报
Vol.40,No.1
2019 年 2 月
JournalofHebeiUniversityofScienceandTechnology
Feb.2019
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收稿日期:2018-10-01;修回日期:2018-10-25;责任编辑:冯 民 基 金 项 目 :河 北 省 自 然 科 学 基 金 (E2017208111);河 北 省 科 技 攻 关 计 划 项 目 (13210116D) 第 一 作 者 简 介 :张 付 祥 (1973— ),男 ,河 北 青 县 人 ,教 授 ,博 士 ,主 要 从 事 机 电 控 制 与 机 器 人 方 面 的 研 究 。 E-mail:zhangfx@hebust.edu.cn
关 键 词 :工 业 机 器 人 技 术 ;坐 标 系 ;运 动 学 ;微 分 变 换 法 ;奇 异 性
中 图 分 类 号 :TH122
文 献 标 志 码 :A
KinematicsandsingularityanalysisofUR5robot
ZHANGFuxiang,ZHAO Yang
(SchoolofMechanicalEngineering,HebeiUniversityofScienceandTechnology,Shijiazhuang,Hebei050018,China)