机械手工作空间的设计

精品文档---下载后可任意编辑题目的选择：三自由度机械手工作空间分析，θ1，θ2，θ3的转角范围-90˚~90˚，l0=1m，l1= l2=0.8m。每个杆横截面积为 60mm×20mm 的矩形铁杆，θ1绕垂直 z 轴旋转，θ2，θ3在水平面内旋转。理论分析：从题干可以得知，首先此工作空间需要有三个杆组成，即 l0=1m，l1= l2=0.8m，可以在刚体中设置长度；其次，题目要求 θ1，θ2，θ3的转角范围-90˚~90˚，此项可以在信号发生器模块里面设置，本题信号均选择 π/2 的正弦波作为发生信号；第三，要求 θ1绕垂直 z 轴旋转，我的理解是模拟机械手的支撑单元杆，此结构会做原地的自传，也就是围着 Z 轴旋转，满足题目要求；最后，要求 θ2，θ3在水平面内旋转，这个比较好实现了，只要在刚体设置中，定好杆的位置就可以实现。基于 SimMechanics 的运动学分析：根据机器人的机构组成，基于 SimMechanics 的三关节机器人仿真模型如图 1 所示。图中 SimMechanics 仿真模型主要由三个转动关节模块，三个刚体模块和一个地模块组成。转动关节 1、2、3（R1、R2、R3）表示机器人的两个转动关节，刚体1、2、3（B1、B2、B3）代表杆 1、杆 2、杆 3，地（Ground）表示固定机座。对于关节1、2、3 用两个驱动器（R1 Actuator、R2 Actuator 和 R3 Actuator）进行运动驱动，为了精简模型，本模型采纳了封装子系统操作，即把关节驱动器部分封装起来，由于三处关节得驱动基本相同，所以三处都采纳了此操作，封装之后如下图中的（Power1、Power2、Power3），用两个传感器（R2 Sensor 和 R3 Sensor）测量关节转角，轨迹规划模块实现机器人末端的运动轨迹。 三自由度机械手工作空间的设计方法：1．打开 MATLAB/SIMULINK,找到 SimMechanics 模块，如图 2 所示。 2．根据题目要求从 SimMechanics 模块中依次拖拽相应的杆件和连接件，组成 3 关节机器人，但是组成后机器人是仿真不起来的，因为没有设定相关的一些参数。所需要的连接件在前面基于 SimMechanics 的运动学分析中已经详细介绍了。3．参数的设定1）转动关节模块参数的设定：根据题目的要求，需要 θ1绕垂直 z 轴旋转，θ2，θ3在水平面内旋转，也就是说 R1 的转动轴应以 Z 为坐标轴运动，R2、R3 也同样如此，这样设定参数可以满足要求，其参数的设置如图 3 所示。 精品文档---下载后可任意编辑2）刚体模块参数的设定：此处参数的设定很关键，设置的对错将决定整个系统是...