机械手臂正运动学及其末端机械手工作空间研究

来源：机床与液压杂志2022年第3期北京时间：

作者：刘洪波，耿德旭，武广斌，孙国栋，梁正

单位：北华大学机械工程学院；北华大学机械工程学院；北华大学机械工程学院；北华大学机械工程学院；北华大学机械工程学院

摘要：机械手臂作为机器人实现抓取任务的主要执行机构，其合理化结构设计、运动学模型构建及可达空间问题一直是研究热点。基于机械手臂构型特点，采用改进的D-H法创建了机械手臂正运动学模型，通过齐次坐标变换推导出末端机械手的位置矩阵，并通过理论计算与仿真结果对比验证了所建模型的准确性；利用蒙特卡洛法对末端机械手工作空间进行模拟，得到末端机械手工作空间点云图及工作边界；利用convhull凸包函数处理边界点云，生成一个较为准确的包络空间进而计算该工作空间体积大小；在此基础上，进一步分析得到机械手臂结构参数对其工作空间体积的影响规律，为后续机械手臂结构参数优化、运动控制和轨迹规划等提供了参考。

关键词：机械手臂;正运动学;蒙特卡洛法;工作空间;结构参数

基金资助：国家自然科学基金项目（51275004）；吉林省科技厅重点科技研发项目（20180201050GX）；吉林省发改委产业自主创新能力项目(2020C021-4) ；吉林省教育厅 “十四五” 科学技术研究项目（JJKH20220048KJ）