陶春　孙乾政

摘要：本文以5R机器人5自由度机械臂为例，对机械臂各组成部分坐标系的修改方法D—H进行了探讨，构建了5自由度机械臂工作运动的数学模型，讲解了机械臂正逆工作方程的数学函数公式和运算求解的过程。通过 MATLAB软件中的 RoboticsToolbox，分别运算了机械臂的正、逆工作方程，开展了仿真可视化模拟实验，结果表明，函数测算结果与公式推导的数值完全一致，证实了模型结构和预算方法的一致性，为研究掌握类似机器人机械臂的运动轨道和控制系统提供有意的借鉴和参考。

关键词：五自由度;机械臂;D—H;方程求解;函数运算;运动轨道;控制系统

0  引言

本文以5R机器人机械臂为实例，对其采用改进的模型D—H，细致分析运动学原理，准确求解运动学参数，在此过程中，采取MATLAB方式全程透明仿真，目的在于为研究设计机器人机械臂运动轨迹和机械臂的控制系统提供参考和借鉴。

1  为机器人机械臂控制运动系统设计建立模型

1.1 5R机器人机械臂简介

5R机器人机械臂的机构采用关节型设计，装配空间结构。该机械臂全身共计有5个活动环节，全部以模仿人类身体对应的关节部位命名，从下到上它们分别是：腰、肩、臂、肘、腕。因为它能在5个节点实现自由转动和工作，所以它也被称为5自由度机械臂。其中，机械臂的腰部位，可以完成机械臂全身的灵活扭转，肩、臂、肘三个部位，能够完成空间定位，腕部位能够完成手腕角度和姿势的调整，便于抓取物体。详情见图1。

如图所示，这种结构的机器人机械臂是固定结构和与其相连的结构组合而成的，它采用封闭法能够得到唯一的计算结果。……