机械手臂控制的重点在于对它的工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度和加减速度的控制,因此把机械手的控制分为点位控制和连续轨迹控制两种,目前点位控制用的较多,占到90%以上的比例。

      控制系统可根据动作的要求,设计采用数字顺序控制,它首先要编制程序加以存储,然后再根据规定的程序,控制机械手进行工作。对动作复杂的机械手则采用数字控制系统、小型计算机或微处理机控制的系统。

 第二章 机械手臂的运动学分析与计算理论

2.1刚体位姿的表示和齐次变换

      对机械手臂做运动学分析是建立其运动学模型的前提,它涵盖了运动学的正解逆解以及机械手关节雅克比矩阵等问题,重点是要展开对关节的变量空间和机器人位资关系的研究,并通过机械手臂的特定运动轨迹对其末端执行器建立雅克比矩阵,得出机械手各个关节的运动速度。然后再分析引起此运动的力和力矩,建立其运动学模型,这也是建立六自由度机械手臂动力学模型的重点。

       这里主要有以下几个问题: 通过已知的结构参数和关节变量建立机械手运动的方程,来表示出关节的空间变量和机械手臂的末端执行器的位资关系,从而研究机械手的运动学正逆问题;同时建立其雅克比矩阵,并通过求导的方法来分析关节的空间变量与其末端执行器的速度关系,并得出结论,最后总结归纳出其运动方程。

      基于以上几个问题,下面阐述了将要用到的数学可力学理论。

      我们可以将机械手的连杆当做刚体来分析,而可以不用考虑它的弹性形变,这样就能够将它的各个连杆的运动关系以及机械手与外界环境的运动关系描述的更加清晰透彻。

       空间点P能够通过它在相对的参考坐标系而表示出它的空间位置坐标点。

其中 , 和 分别表示点P在参考坐标系里X,Y,Z轴上的坐标,除此之外,我们还可以添加比例因子W,然后用空间向量的形式将点P表示出来。

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