五自由度機械臂運動仿真軟件開發(fā).pdf

1、相比于六自由度機械臂，五自由度機械臂具有結構簡單，生產和設計的成本低等特點，同時它能夠完成大部分六自由度機械臂所應用的場合（如焊接、噴漆等），具有較高的研究價值和廣闊的應用前景。將機械臂進行有效應用的關鍵因素之一是虛擬仿真技術，能逼真地顯示機械臂經過規(guī)劃后的動作效果。在實際應用中，六自由度機械臂的仿真軟件已經比較成熟，但能用于五自由度的還不多見。
　　本文以自主設計研制的五自由度機械臂為研究對象，結合虛擬現實技術實現了基于VC++

2、的機械臂仿真系統(tǒng)，其功能包括運動仿真、軌跡規(guī)劃、關節(jié)控制等等。該仿真系統(tǒng)能夠完成既定的仿真任務，并具有逼真的仿真顯示效果。結合研究目的，本文的主要內容如下:
　　1)首先對五自由度機械臂進行運動學建模，利用D-H表示法建立了該機械臂的模型，通過桿坐標系的變換矩陣相乘求出機械臂的正運動學的解;在分析運動學逆解難點的基礎上，提出求解方法并求得運動學逆解。
　　2)運用UML面向對象的建模方法對仿真軟件進行了整體分析，從軟件的功能

3、需求中總結主要用例，包括模型仿真顯示、軌跡規(guī)劃、機械臂關節(jié)控制和運動學建模等用例，據此得出仿真軟件主要功能模塊。從功能需求出發(fā)分析了各功能模塊的輸入輸出量，并據此設計了軟件的界面等。
　　3)在VC++環(huán)境中結合OpenGL基礎程序框架，建立仿真繪圖場景，通過導入機械臂的關節(jié)模型的方式來實現機械臂的繪制，實現模型仿真顯示。介紹了機械臂軌跡規(guī)劃的實現過程，以及仿真系統(tǒng)與關節(jié)控制器通信的實現。
　　4)介紹本仿真軟件中機械臂軌跡