机器人运动学 DH参数

对于一个机械臂,这里已旋转副连接为例,描述需要用到两个参数,连杆转角和连杆长度。这连个都是机械臂本身结构决定的参数。用于描述机械臂两端连接轴的数学关系,转角和公垂线的距离

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在用于描述两个机械臂之间的关系时候,可以使用简化后的模型描述,也即使用两个公垂线的偏距和夹角表述连接关系。

定义公垂线在空间的轴线上的偏移为连杆偏距,偏差的角度定义为关节角。

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连杆和连接之间的关系可以使用上述的四个参数:连杆长度、连杆转角、连杆偏距和关节角 描述。

关节角由驱动电机进行控制,其他三个参数都是由结构确定的,结构确定后不会再改变。

通过使用上述四个参数描述结构运动关系的规则称为Denavit-Hartenberg参数,这也是比较常用的一种方法

坐标系的描述:

机器人学前几章一般都是讲的空间变换,就是为这里机械臂的空间位置描述准备的。只要在机械臂每个关节上面建立坐标系,就可以从基座推导到尾端或者从尾端推导到工具在基座空间的坐标。

建立坐标系的规则:

1、选择旋转轴线,作为Z轴;

2、选择相邻两个Z轴的公垂线作为X轴;

3、通过右手定则,拇指和Z轴重合,其他手指和X轴重合,其他手指再旋转90度所指方向为Y轴。

4、原点基座坐标尽可能和1关节重合,简化计算。最后工具关节也要尽量简化计算

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DH参数和坐标系的关系:

连杆长度:ZY平面的间距,一般都是正数

连杆转角:相邻两个坐标Z轴的间距,也即绕X1轴从Z1到Z2的夹角

偏移矩:公垂线在Z轴上的坐标,更准确是坐标系1原点在坐标系2的Z轴上的投影,方向为从投影点到坐标系2的原点,也即投影到Z负 偏移矩为正,否则为负

关节角:X轴延长线和下个X轴的夹角,绕Z2,从X1旋转到X2

连杆0为基座 连杆n为工具

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