煤矿轻型协作机械臂逆运动学解算与验证

论文摘要

煤矿协作机械臂能够在煤矿生产中协助工人完成相应的生产任务,为解决6自由度煤矿轻型协作机械臂的运动学逆解问题并提高其逆解算法的计算速度,提出了1种基于几何方法与欧拉角变换方法的6自由度机械臂运动学逆解算法。该算法实现简单,求解速度比传统的迭代法和解析法快。采用Denavit-Hartenberg方法建立机械臂的数学模型,推导其正运动学方程,采用几何方法求解机械臂逆解的前3轴角度,采用Z-Y-Z欧拉角变换方法求解其后3轴角度,并在Matlab中编写逆解函数用于实现所提出的逆解算法;在机器人虚拟仿真软件V-REP中建立虚拟的机械臂动力学模型,在Matlab中使用已经编写完成的逆解算法函数通过API接口连接并控制V-REP中的虚拟机械臂,使其末端执行器运动至指定的位置与姿态,从而验证该逆解算法的正确性;在微控制器中使用C语言编写函数实现该逆解算法,将该算法与另外2种常见算法的求解时间进行对比,从而验证了该逆解算法在微控制器中应用的快速性和实用性。Matlab与V-REP联合仿真实验结果表明,该逆解算法求得的机械臂运动学逆解是正确的;在微控制器中求解时间对比实验结果表明,该算法的求解速度比传统算法有一定的提高。该逆解算法为进一步研究协作机械臂的精确定位、轨迹规划与运动规划提供了必要的前提条件。

论文目录

• 1 正运动学分析
•   1.1 DH结构参数建模
•   1.2 正运动学求解
• 2 逆运动学分析
•   2.1 前3轴求解
•   2.2 后3轴求解
• 3 MATLAB与V-REP联合仿真
•   3.1 建模与仿真过程
•   3.2 仿真结果
• 4 算法在控制器的求解时间与验证
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 周东旭,谢明佐,宣鹏程,赵明辉,贾瑞清

关键词: 煤矿机械臂,运动学,逆解算法

来源: 煤炭学报 2019年S2期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 矿业工程,自动化技术

单位: 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,中煤科工集团上海研究院有限公司

基金: 国家自然科学基金资助项目(51375481)

分类号: TP241;TD67

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.1289

页码: 791-799

总页数: 9

文件大小: 2296K

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