UR5机械臂模型参数与D-H建模

### UR5机械臂模型参数与D-H建模详解 #### 一、UR5机械臂简介 UR5是一款由丹麦公司Universal Robots生产的六轴工业机器人，因其高灵活性、精确度以及易于编程等特点，在工业自动化领域得到了广泛应用。UR5机械臂不仅在传统制造业中发挥了重要作用，还在科研教育、医疗健康等多个领域展现出了巨大的潜力。 #### 二、UR5机械臂的模型与参数 根据提供的内容，“UR5机械臂的模型”主要通过两种不同的方法来构建：一种是直观的方法，另一种则是传统的D-H(Denavit-Hartenberg)建模方法。 ##### 直观方法 该方法选择了一种更为直观的方式建立坐标系，即按照连杆的位置进行建模。具体步骤如下： 1. **初始动作**：沿着基坐标系的z轴向上移动一段距离0.0892mm，然后绕z轴旋转角度q1（即关节1的转动），从而得到坐标系1。 2. **第二步**：沿新的坐标系1的y轴方向移动0.13585mm，然后绕y轴旋转90°，之后再绕y轴旋转角度q2，得到坐标系2。 3. **后续步骤**：重复上述过程，直到构建出最后一个坐标系，即工具坐标系(tool坐标系)。 这种方式下的模型参数包括： - L1=0.0892mm - L2=0.13585mm - L3=-0.1197mm - L4=0.425mm - L5=0.39225mm - L6=0.093mm - L7=0.09465mm 通过这些参数及操作序列，可以构建出UR5机械臂的模型： ``` s='Tz(L1)Rz(q1)Ty(L2)Ry(90)Ry(q2)Ty(L3)Tz(L4)Ry(q3)Tz(L5)Ry(90)Ry(q4)Ty(L6)Rz(q5)Tz(L7)Ry(q6)'; ``` 其中`Tz`, `Ty`, `Rz`, `Ry`分别表示沿z轴平移、沿y轴平移、绕z轴旋转和绕y轴旋转的操作。 通过转换操作序列`s`为DH参数： ```matlab dh=DHFactor(s); dh.display; ``` 并利用这些DH参数建立机器人模型： ```matlab cmd=dh.command('UR5'); UR5=eval(cmd); UR5.teach(); ``` ##### D-H建模方法 D-H方法是一种经典的机器人连杆坐标系建立方法，它通过定义四个参数（a, α, d, θ）来描述机器人的结构。对于UR5而言，其具体的参数如下： - a=[0, -0.42500, -0.39225, 0, 0, 0] - d=[0.0892, 0, 0, 0.10915, 0.09465, 0.0823] - α=[1.570796327, 0, 0, 1.570796327, -1.570796327, 0] 通过这些参数，可以建立出UR5机械臂的模型： ```matlab for i=1:6 L(i)=Link([0 d(i) a(i) alpha(i)]); L(i).qlim=[-2*pi, 2*pi]; end UR5=SerialLink(L, 'name', 'UR5'); UR5.teach(); ``` #### 三、UR5机械臂模型的一致性 无论是通过直观的方法还是传统的D-H方法，构建出的UR5机械臂模型最终是一致的。这意味着两种方法在描述UR5机械臂的结构方面具有相同的准确性和有效性。 #### 四、总结 本文详细介绍了UR5机械臂的两种建模方法及其模型参数。通过直观的方法和D-H方法，我们可以清晰地理解UR5机械臂的结构组成，并能够根据不同的需求选择合适的方法来进行建模。无论是哪种方法，最终构建出来的UR5机械臂模型都具有高度的准确性，这对于实际应用中的机器人设计和控制至关重要。