黑龙江哈尔滨工业大学机械课程机器人技术课程大作业.doc

这篇文档详细介绍了机器人技术课程中的一个具体案例，即PUMA机器人的运动学分析和编程实现。PUMA机器人是一种常见的工业机器人，常用于教学和研究。以下是这个作业的主要知识点： 1. **坐标系建立**： 在机器人学中，坐标系的建立是分析机器人运动的基础。文档中提到，首先建立了原始坐标系，然后通过简化过程，便于后续的计算和分析。 2. **Denavit-Hartenberg (D-H) 参数**： D-H参数是描述机器人关节和连杆之间相对位置关系的一种标准方法。对于PUMA机器人，文档列出了各杆件的长度和关节运动范围，并构建了对应的D-H参数表。这些参数包括关节轴的位置（a）、关节旋转轴之间的夹角（θ）、相邻连杆之间的长度（d）以及从一个Z轴到下一个Z轴的偏移（α）。 3. **正运动学与逆运动学**： - **正运动学**是根据关节变量（角度）来确定末端执行器（如PUMA机器人的末端工具）在笛卡尔坐标系中的位置和姿态。文档中通过矩阵运算推导了正运动学方程，得到机械手的变换矩阵。 - **逆运动学**则是反过来的过程，即给定末端执行器的位置和姿态，求解各关节变量。文档中详细描述了通过解矩阵方程求逆运动学解的方法，包括求解关节角的四种可能组合。 4. **奇异形位**： 机器人在某些特定配置下，其运动学解可能不存在或不唯一，这种状态称为奇异形位。文档指出，当满足特定条件时，机械手会处于奇异形位。 5. **工作空间编程**： 工作空间是指机器人能够到达的所有位置和姿态的集合。文档使用MATLAB编程，通过循环遍历所有可能的关节角度组合，计算出末端执行器在3D空间中的坐标，绘制出机器人工作空间的图形。 通过这份作业，学生可以深入理解机器人的运动学原理，掌握D-H参数的应用，以及如何利用编程来模拟和分析机器人的运动。这不仅是理论知识的运用，也是实际工程问题解决能力的体现。