6自由度机械臂的建立

1、机械臂D-H模型建立
机械臂由一系列的关节和连杆按任意的顺序连 接而成，这些关节可能是平移的或旋转的，连杆可能 是任意长度的。所以，在对机械臂进行运动学分析时,必须先对机械臂进行建模。为了确定D-H参数模型，首先要对机械臂的每个关节指定一个本地参考。
（1）坐标系与参数的确立
如图1所示，zi轴与 Ai + 1 关节轴重合，xi 轴与公法线li 重合，方向沿 li 由 Ai + 1 轴线指向 Ai + 2 轴 线，yi 轴按右手定则判定方向建立关节坐标系。
定义连杆参数如下：θi 为xi - 1轴到 xi 绕轴 zi 旋转角度；di 为 xi - 1 轴到 xi 沿轴 zi 轴平移距离；li 为zi - 1到zi 沿xi 平移距离;αi 为 zi - 1 到 zi 绕 xi 旋转角度。相邻两坐标系之间的变化矩阵为[1]
（2）机械臂D-H参数模型
用D-H法来对机械臂建模分析，在每个关节建立坐标系，通过齐次变换描述坐标系之间的位姿变化[2]。
（3）机械臂正运动学分析
机械臂正运动学是指已知各关节的参数，求末端执行器相对于基坐标系的位姿。
（4）机械臂仿真模型搭建
对机械臂运动学的仿真研究，首先要建立机械臂的仿真模型。利用MATLAB Robotics Toolbox工具箱中的link（）函数和seriallink（）函数来搭建机械臂的仿真对象。
2、逆运动学求解
逆运动学求解是根据给定的机械臂末端姿态和位置，求得六关节轴转动角度。根据模型图，可以将末端位置和姿态反解到后三个关节轴的交点，从而满足了Pieper准则[3]。
3、笛卡尔空间轨迹规划
机械臂末端执行器在直角坐标的位姿对时间函数进行的规划称作笛卡尔空间轨迹规划[4]。