例中,假设关节2,3和4在同一平面内,即它们的d
值
为0。为建立机器人的坐标系,首先寻找关节(如图226所示)。该机器人有六个自由度,在这个简单机器人中,所有的关节都是旋转的。第一个关节(关节1)在连杆0(固定基座)和连杆1之间,关节2在连杆1和连杆2之间,等等。首先,如前面已经讨论过的那样,对每个关节建立z轴,接着建立z轴。观察图227和图228所示的坐标可以发现,图228是图227的简化线图。应注意每个坐标系原点3在它所在位置的原因。
图226具有六个自由度的简单链式机器人
f图227简单六个自由度链式机器人的参考坐标系
图228简单六个自由度链式机器人的参考坐标系线图
从关节1开始,z0表示第一个关节,它是一个旋转关节。选择x0与参考坐标系的x轴平行,这样做仅仅是为了方便,x0是一个固定的坐标轴,表示机器人的基座,它是不动的。第一个关节的运动是围绕着z0x0轴进行的,但这两个轴并不运动。接下来,在关节2处设定z1,因为坐标轴z0和z1是相交的,所以x1垂直于z0和z1。x2在z1和z2之间的公垂线方向上,x3在z2和z3之间的公垂线方向上,类似地,x4在z3和z4之间的公垂线方向上。最后,z5和z6是平行且共线的。z5表示关节6的运动,而z6表示末端执行的运动。通常在运动方程中不包含末端执行器,但应包含末端执行器的坐标系,这是因为它可以容许进行从坐标系z5x5出发的变换。同时也要注意第一个和最后一个坐标系的原点的位置,它们将决定机器人的总变换方程。可以在第一个和最后的坐标系之间建立其他的(或不同的)中间坐标系,但只要第一个和最后的坐标系没有改变,机器人的总变换便是不变的。应注意的是,第一个关节的原点并不在关节的实际位置,但证明这样做是没有问题的,因为无论实际关节是高一点还是低一点,机器人的运动并不会有任何差异。因此,考虑原点位置时可不用考虑基座上关节的实际位置。
f接下来,我们将根据已建立的坐标系来填写表22中的参数。参考前一节中任意两个坐标系之间的四个运动的顺序。从z0x0开始,有一个旋转运动将x0转
到了x1,为使得x0与x1轴重合,需要沿z1和沿x1的平移均为零,还需要一个旋转
将z0转到z1,注意旋转是根据右手规则进行的,即将右手手指按旋转的方向弯曲,
大拇指的方向则为旋转坐标轴的方向。到了这时,z0x0就变换到了z1x1。
接下来,绕z1旋转2,将x1转到了x2,然后沿x2轴移动距离a2,使坐标系
原点重合。由于前后两个z轴是平行r