不规则RPR、RP和PR型机械臂连杆坐标系统的运动学性能分析方法

摘要

本发明提出了一种不规则RPR、RP和PR型机械臂连杆坐标系统的运动学性能分析方法，具体为：分辨不规则机械臂连杆中的旋转型杆件和伸缩型杆件；确定旋转型杆件旋转点和旋转轴、伸缩型杆件的伸缩点和伸缩轴，建立各个旋转点、伸缩点的坐标系；获得辅助关节点并建立辅助关节点坐标系；构建辅助关节点的D‑H矩阵参数；推导出平移变换矩阵和旋转变换矩阵；将辅助关节点的D‑H矩阵参数对应代入所述平移变换矩阵和旋转矩阵中，得到该不规则机械臂连杆的变换矩阵；将得到的变换矩阵插入与该不规则机械臂连杆对应的前后规则连杆的坐标系中。该方法简单有效，能快速准确的完成对不规则机械臂连杆坐标系统的建模，使其运动学分析成为可能。

主权项

一种不规则RPR、RP和PR型机械臂连杆坐标系统的运动学性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，分辨出不规则机械臂连杆中的旋转型杆件和伸缩型杆件；S2，确定旋转型杆件旋转点和旋转轴、伸缩型杆件的伸缩点和伸缩轴，并建立各个旋转点、伸缩点的坐标系；S3，由旋转型杆件的旋转点向伸缩型杆件伸缩轴做垂线，将得到的交点作为辅助关节点；S4，设定辅助关节点自由度类型为旋转型自由度，建立辅助关节点坐标系；具体步骤如下：S4‑1，设定辅助关节点自由度类型为旋转型自由度，设定其旋转轴，使其经过该辅助关节点，且平行于该辅助关节点相邻的旋转型杆件的旋转轴，将此旋转轴定为该辅助关节点坐标系的z轴；S4‑2，选取经过该辅助关节点，且平行或重合于该辅助关节点相邻的旋转型杆件的x轴的轴线为该辅助关节点坐标系的x轴；S4‑3，根据外积运算求解得到该辅助关节点坐标系的y轴，从而辅助关节点坐标系建立完成；S5，确定各旋转点到相应的辅助关节点之间的距离，以及辅助关节点到伸缩点之间的距离，确定各旋转型杆件的旋转角度，构建辅助关节点的D‑H矩阵参数；S6，推导出三维坐标系中平移变换矩阵和旋转变换矩阵；S7，将辅助关节点的D‑H矩阵参数对应代入所述平移变换矩阵和旋转矩阵 中，得到该不规则机械臂连杆的变换矩阵；S8，将得到的变换矩阵插入与该不规则机械臂连杆对应的前后规则连杆的坐标系中，使得不规则连杆系统变为规则连杆系统；S9，按照规则连杆系统运动学性能分析方法完成该不规则机械臂连杆坐标系统的运动学性能的分析。