機械手工作空間的設(shè)計

1、三自由度機械手工作空間的設(shè)計（三自由度機械手工作空間的設(shè)計（MATLABMATLAB）題目的選擇題目的選擇：三自由度機械手工作空間分析，θ1，θ2，θ3的轉(zhuǎn)角范圍90?~90?，l0=1m，l1=l2=0.8m。每個桿橫截面積為60mm20mm的矩形鐵桿，θ1繞垂直z軸旋轉(zhuǎn)，θ2，θ3在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。理論分析：理論分析：從題干可以得知，首先此工作空間需要有三個桿組成，即l0=1m，l1=l2=0.8m，可以在剛體中設(shè)置長度；其次，題目要

2、求θ1，θ2，θ3的轉(zhuǎn)角范圍90?~90?，此項可以在信號發(fā)生器模塊里面設(shè)置，本題信號均選擇π2的正弦波作為發(fā)生信號；第三，要求θ1繞垂直z軸旋轉(zhuǎn)，我的理解是模擬機械手的支撐單元桿，此結(jié)構(gòu)會做原地的自傳，也就是圍著Z軸旋轉(zhuǎn)，滿足題目要求；最后，要求θ2，θ3在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這個比較好實現(xiàn)了，只要在剛體設(shè)置中，定好桿的位置就可以實現(xiàn)。基于基于SimMechanicsSimMechanics的運動學(xué)分析：的運動學(xué)分析：根據(jù)機器人的機構(gòu)組成，

3、基于SimMechanics的三關(guān)節(jié)機器人仿真模型如圖1所示。圖中SimMechanics仿真模型主要由三個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)模塊，三個剛體模塊和一個地模塊組成。轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)1、2、3（R1、R2、R3）表示機器人的兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，剛體1、2、3（B1、B2、B3）代表桿1、桿2、桿3，地（Ground）表示固定機座。對于關(guān)節(jié)1、2、3用兩個驅(qū)動器（R1Actuat、R2Actuat和R3Actuat）進行運動驅(qū)動，為了精簡模型，本模型采用了封裝子系統(tǒng)

4、操作，即把關(guān)節(jié)驅(qū)動器部分封裝起來，由于三處關(guān)節(jié)得驅(qū)動基本相同，所以三處都采用了此操作，封裝之后如下圖中的（Power1、Power2、Power3），用兩個傳感器（R2Sens和R3Sens）測量關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角，軌跡規(guī)劃模塊實現(xiàn)機器人末端的運動軌跡。2）剛體模塊參數(shù)的設(shè)定：此處參數(shù)的設(shè)定很關(guān)鍵，設(shè)置的對錯將決定整個系統(tǒng)是否可以正常運行，參數(shù)的設(shè)定也是相對麻煩一些的，現(xiàn)在詳細(xì)的介紹一下本題剛體模塊參數(shù)的設(shè)定方法。首先，要設(shè)定一個基準(zhǔn)，這里我采用

5、Bottom為基準(zhǔn)，設(shè)定其坐標(biāo)為（0，0，0），并取名為CS1；其次，設(shè)定Top的坐標(biāo)為（0，0，1），取名為CS2，這樣以來就可以確定第一個桿的長度為1m，它是以CS1為基準(zhǔn)設(shè)定的。再者還要設(shè)定一個中間點，坐標(biāo)為（0，0，0.5）取名為CG它也是以CS1為基準(zhǔn)的。其參數(shù)的初設(shè)定如圖4所示。之所以稱之為初設(shè)定，是因為這樣設(shè)定后還不能滿足題目的要求，因為題目中要求每個桿橫截面積為60mm20mm的矩形鐵桿，所以還需要多設(shè)置8個點，即每4個

6、點可以形成鐵桿的兩個截面。值得注意的是，此8個點中每4個點是關(guān)于中心點對稱的，并且4個點是以CS1為基準(zhǔn)，后4個點以CS2為基準(zhǔn)。單位是毫米，截面積為60mm20mm，所以可以這樣設(shè)定前4個點的坐標(biāo)，即第一點坐標(biāo)是（0.03，0.01，0）依次類推，第二點坐標(biāo)（0.03，0.01，0），第三點坐標(biāo)是（0.03，0.01，0），第四點坐標(biāo)（0.03，0.01，0），這樣就可以構(gòu)成桿件的一個下平面。桿件的上平面也是如此設(shè)定坐標(biāo)，這四個坐標(biāo)點