PUMA560型机器人

PUMA560型机器人一、PUMA560简介PUMA56机器手是工业机器人或称机器人操作臂。从外形来看它和人的手臂相似是由一系列刚性连杆通过一系列柔性关节交替连接而成的开式链。这些连杆就像人的骨架分别类似于胸、上臂和下臂PUMA机械手的关节相当于人的肩关节、肘关节和腕关节。操作臂的前端装有末端执行器或相应的工具也常称为手或手爪。手臂的动作幅度一般较大通常实现宏操作。PUMA-560型机器人由机器人本体手臂和计算机控制系统两大部分组成。机器人本体手臂个宙由度驱动采用直流伺服电机并配有安全刹闸手腕最大载荷为包括手腕法兰盘最大抓紧力为60重复精度为士工具在最大载荷下的速度自由运动时为0直线运动时为05工具在最大载荷下的加速度为操作范围是以肩部中心为球心为半径的空间半球夹紧系统由压缩空气环节与四位电磁阀组成工具安装表面为腕部法兰盘面安装尺寸为。上均布的安装孔整个手臂重5。PUMA56机械手的运动学方程PUMA56机械手属于关节式的机器人个关节都是转动关节。前面个关节确定手腕参考点的位置后面个关节确定手腕的方位。和多数工业机器人一样后个关节轴线交于点。关节的轴线为铅直方向关节和关节的轴线水平且平行距离为关节和关节的轴线垂直相交关节和关节的轴线垂直交错距离为关节和的轴方向的距离为关节和的轴方向的距离为PUMA56机械手实体图见图各个连杆坐标系的连杆参数列于表1中。UMA56机械手实体图表1机械臂的连杆参数I1SiSi心1()0090-90dre23004-90心5093060-900()6二、PUMA560机构描述如图1所示，PUMA560机构是一个6自由度的串联开链式机构。O-xyz坐标系是基础坐标系,a2,a3,d2,d4是结构参数，(i=1,2,6)是转角，a(i=2,3,，6)是扭角。该机构输入速度矢量是六维的。(1)其中为w角速度，v为线速度。构MA560图PU因:度机构，只要6个杆件间的相对转角1，2，3,4，5，6确定，该机构的位形就全部确定了。本文为了简化分析过程，固定2，3,4，5，6，只令1以1rad/s变化，即q=100000T(2)机器人运动学逆解在机器人学中占有重要地位它直接关系到运动分析、离线编程、轨迹规划是将工作空间内机器人末端件的位置、姿势转化成关节量的前提.PUMA560机器人运动学逆解的求解方法很多，主要有坐标变换法、图解法、数值解析法.其中不乏减少计算机计算量、提高计算精度和速度的各种数值解法。这些方法明显的共同点是其数学模型都采用了D-H坐标系.各种机器人D-H坐标下的结构参数都比较完备，在此基础上的各种求解方法有些也比较成熟.三、PUMA560机械手的运动学方程质心坐标系下的PUMA560机械手运动学方程为:flypy(I-其中:矩阵列向量(N,O,A)的分量分别表走机械手末端坐标系的3个坐标轴上的单位向量投影到基座坐标系的方向余弦而列向量P的分量分别表示末端坐标原点在基座坐标系的坐标值。四、机械手的运动学逆解机械手的运动学逆问题是在已知末端杆件相对基坐标系的位姿矩阵反解出各杆的关节变量.考虑到逐个前乘逆变换的方法需要进行大量的矩阵运算采用如下形式的运动学方程：&-W6-C4CS-acsL】+hs1+C4C6-S低-SACL1-85SiL+山+hS23-0心-OxC1S23-OySlS23由线性关系可得方程组:d-b-4丄1)(?訂+(卩沁I+卩声UjC|A.|_4$1打)*21+b?二Cj(p：-d-b-两边平方相加并化简得：tlLI)S23-(卩也丨+卩汕丨-QiCLl-R二解得:ft二-I(pz-M-力一比1)临一I.P0+卩小一LII23-丄2IIIj._(松-d-b-陽化s+卩上门+prs-ixCL-tiySiL1)23+加山二-1tan曲1ayCI龟如一為门$?3一吋i怕ft二-1tail-1仇崗1心？一如蓋tail(?5C5-tail仏$忑一OxClCSIC23五、算例下面给出PUMA560机械手运动学逆解的具体算例.各关节初始角度均为0度，其结构参数为:100Ziv10hy01AiLO00桐二20.32,hi+di+血二149.09,hs+(I4+二433.07,az-bi=-43LS.5+d二5625设其目标位姿为：_).5650-0,4753-().6745-330.412_0.68960,72080.069756.2007-0.4530-(k5045求得各关节变量的一组解为：().735()744.957-fl=19.9S4SU,二1().(耳6化(b二315976,04=66.720S.05=105.475.0h=142.SSf六、结语将PUMA560机械手各杆的附体坐标系建立在其质心位置上建立了机械手的结构参数.在求解机械手运动学逆问题的时候，避免了大量的逆矩阵相乘,减少了计算量，提高了求解速度.