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一、连杆参数[1]
1.1关节角
=绕轴,从旋转到的角度。
备注:从z轴正方向看,顺时针为正,逆时针为负。
图 1 平面三连杆操作臂
以图1为例子, 表示从旋转到的角度,从正方向看,为逆时针,所以为正值;
同理表示从旋转到的角度,从正方向看,为逆时针,所以为正值;
二、将下肢看作二连杆结构1
图 2
也有建立坐标系如上图所示[4]。
备注:
(1)、采用图2这种形式也可以,在进行动力学计算时,主要是为了获取x方向和y方向的位置。就是有一点值得注意:θ1角度不是关节角1,真正的关节角1=θ1-π/2[3]。
(2)、计算动力学时,如果当连杆数量比较多时,采用与竖直方向的夹角进行计算x、y方向位置比较方便[5]。
三、将下肢看作二连杆结构2
根据图1进行建立坐标系,分为以下四种情况 ,此时,θ1表示为关节角。
图 3.1 图 3.2[2]
图 3.1:
第一个杆 x1=L1*cos(θ1), y1=L1*sin(θ1);
第二个杆 x2=L1*cos(θ1)+L2*cos(θ1+θ2),y2=L1*sin(θ1)+L2*sin(θ1+θ2);
此时,x0转到x1为顺时针,θ1为负值。
图 3.2:
第一个杆 x1=L1*cos(θ1), y1=L1*sin(θ1);
第二个杆 x2=L1*cos(θ1)+L2*cos(θ1-θ2),y2=L1*sin(θ1)+L2*sin(θ1-θ2);
此时,x0转到x1为逆时针,θ1为正值。
备注:坐标系方向的不同,主要影响θ1的值是正数还是负数。
图 4
第一个杆 x1=L1*cos(θ1), y1=L1*sin(θ1);
第二个杆 x2=L1*cos(θ1)+L2*cos(θ1-θ2), y2=L1*sin(θ1)+L2*sin(θ1-θ2);
图 5
第一个杆 x1=L1*cos(θ1), y1=L1*sin(θ1);
第二个杆 x2=L1*cos(θ1)+L2*cos(π-θ1+θ2), y2=L1*sin(θ1)+L2*sin(π-θ1+θ2);
图 6
第一个杆 x1=L1*cos(θ1), y1=L1*sin(θ1);
第二个杆 x2=L1*cos(θ1)+L2*cos(θ2-θ1), y2=L1*sin(θ1)+L2*sin(θ2-θ1);
四、参考文献
[1].机器人学导论(第四版)
[2].下肢外骨骼康复机器人结构设计及控制方法研究.周海涛
[3].【机器人学】平面2R机器人(一)——正运动学_平面2r机器人(二连杆)运动学与动力学建模-CSDN博客
[4].二连杆机器人动力学——机械臂动力学计算实例_机械臂力矩的计算例子-CSDN博客
[5].下肢外骨骼矫形器的动力学建模与运动控制研究.冯治国、钱晋武、章亚男、沈林勇