基于DH进行机械臂运动学分析示例

REF：SCARA机器人运动学建模与仿真分析

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scara机械臂介绍

当前选择的scara臂为众为兴 AR4215 SCARA 机器人，首先采用 MDH 法建立了机器人的运动学模型，通过齐次坐标变换的方法获得了 SCARA 机器人的运动学方程，其中机器人的工作空间和参数如下：

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DH矩阵

对于给定的机器人，已知几何参数和关节变量，确定其末端位姿的过程成为机器人正运动学分析。

坐标系{i-1}相对于自身的坐标轴做旋转或者平移变换到坐标系{i}，根据齐次坐标变换可知，坐标系{i}相对于坐标系{i-1}的转换矩阵T，即D-H矩阵通式为：

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运动学建模

基于scara机械臂确定 D-H 参数，将 n 个 D-H 矩阵按顺序相乘，即可获得其运动学模型，因此 SCARA 机器人的运动学齐次方程的模型如下：

运动学方程中，a1，a2，d1 为其几何参数，通过机器人关节变量[θ1 θ2 d3 θ4]，可以计算出机器人末端位姿

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Matlab 运动学仿真

Matlab robotics Toolbox 中的 Link 函数构建 SCARA 机器人连杆仿真模型。

设 SCARA 各关节位置为 Q = [ θ1 θ2 d3 θ4 ]，运用函数 fkine 进行运动学仿真计算 Q1 = [π/4 π/4 0 0] 状态下 SCARA机器人末端位姿 T1，DH矩阵计算结果跟仿真一致，证明所建立的 SCARA 机器人 D-H坐标系是正确的，正运动学模型也是正确的

Matlab robotics Toolbox 中 ikine函数可以进行运动学逆解，不过，默认只有其中一组解，不能处理机器人多重解的问题，由于scara臂本身的构型，默认情况，在奇异点外都有两组逆解，可以使用Solidworks建模，并导入 Process Simulate后，在仿真环境设置运动学参数后，可以看到特定末端坐标情况下的多组关节逆解。