工业机器人大作业
山东大学
威海分校
机器人大作业（论
文）
设计(论文)题目PUMA560机器人运动学分析
姓名：石攀
学号：201000800532
学院：机电与信息工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
年级：2010级
指导教师：陈原
2013年06月
目录
一、简介
1.1工程背景及参数 (1)
二、PUMA 560正解 (3)
2.1 求解方法 (3)
2.2 程序实现 (4)
2.3 正解原程序 (4)
三、PUMA 560逆解 (6)
3.1 PUMA 560 逆解 (6)
3.2 求解过程 (6)
3.3 逆解原程序 (9)
3.4 程序验证 (10)
四、求解PUMA 560雅可比矩阵 (11)
4.1 雅可比矩阵简述 (11)
4.2 微分变换法求J(q) (11)
4.3 矢量积法求J(q) (12)
4.4 求解雅可比矩阵 (13)
4.5 求解程序 (14)
五、PUMA 560运动仿真 (16)
PUMA560机器人运动学分析
摘要：随着现代工业化的快速发展，机器人得到了广泛应用，有关机器人的理论也一直是研究机器人的重点内容。本文首先对机器人PUMA560 运动学基础理论进行了必要的描述，建立了D-H 参数表。之后根据D-H 参数表对PUMA 560 求正解、逆解以及雅可比矩阵。
关键词：机器人PUMA560 正解逆解雅可比
Abstract: With the rapid development of modern industrialization, the robot has been widely applied, the robot's theory also has been the research focus of the robot. This article first on PUMA560 robot kinematics basic theory into the necessary description, established the d-h parameters table. Based on d-h parameters after the table of PUMA 560 positive solutions and inverse solution and the jacobian matrix.
Key words:Robot PUMA560 Positive solutions Inverse Solution Jacobi
一、简介
工程背景
工业机器人不仅应用于传统制造业如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域，同时也已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复、酒店餐饮等服务业领域中。
如，水下机器人、擦玻璃机器人、高压线作业机器人、服装裁剪机器人、制衣机器人、管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人、作战机器人、侦察机器人、哨兵机器人、排雷机器人、布雷机器人等军用机器人都广泛应用于各行各业。
PUMA560机器人整体图
PUMA560属于关节式机器人，6个关节都是转动关节，如下图2.1所示。前三个关节确定手腕参考点位置，后三个关节确定手腕的方位，后三个关节轴线交予一点。
图2.1
PUMA560机器人的D-H参数
Puma560全为转动关节:
Zi坐标轴:沿着i+1关节的运动轴;
Xi坐标轴:沿着Zi和Zi-1的公法线,指向离开Zi-1轴的方向;
Yi坐标轴:按右手直角坐标系法则制定;
连杆长度ai; Zi 和Zi-1两轴心线的公法线长度; 连杆扭角αi: Zi 和Zi-1两轴心线的夹角; 两连杆距离di: Xi 和Xi-1两坐标轴的公法线距离; 两杆夹角θi :Xi 和Xi-1两坐标轴的夹角;
连杆 i 变量 i θ
-1i α -1i a i d
变化范围
2( 0)θ?
2d
-225°-45° 3 3(-90)θ? 0° 2a 0
-45°-225° 4 4( 0)θ? -90° 3a
4d
-110°-170° 5 5( 0)θ?
90° 0 0 -100°-100° 6
6( 0)θ?
-90°
-266°-266°
二、 PUMA560机器人的正解 2.1 求解方法
111
10
1000000100
01c s s c T θθθθ-??????=??
???? 2
22122200001000
01c s d T s c θθθθ-??????=??
--??
?? 3
323323000001000
01c s a s c T θθθθ-??????=??
????
55
4
555000010000
01c s T s c θθθθ-????-?
?=??
??
?? 6
65666000010000
01c s T s c θθθθ-??????=??
--????