DH坐标系建立

时间:2024-03-30 11:28:59

在串联机器人进行正逆解求解的过程中,需要建立机器人的DH坐标。本文对如何建立DH坐标系进行介绍。

下图中包含一个连杆(Link i),连杆两端是关节 (joint i) 和关节 (joint i+1)。图中建立两个坐标系,即XYZ(i-1)和坐标系XYZ(i)。

DH坐标系建立

DH坐标系的建立步骤如下:

  • 对杆件进行编号。底座是Link0,照此依次为杆件进行编号。
  • 对关节进行编号。关节i连接link i 和link i-1。
  • 确定坐标系的Z轴。Zi轴与第i+1关节轴固结,正向可随意挑选。
  • 确定坐标系的X轴。Xi轴为第i轴线与第i+1轴线的公垂线,方向指向第i+1轴轴线。
  • 确定坐标系Y轴。Yi轴利用右手法则,通过zi以及xi轴确定。
  • 确定坐标系间的DH参数。

零号坐标系与底座固结,其Z0轴与第一个关节轴向固结。末端执行器的Zn轴一般定义为接近工件的方向(其实怎么方便怎么来)。

DH参数
通过确定DH坐标系,可以确定以下几个参数:

  • 杆件长度,ai。(Zi到Zi+1的距离);
  • 杆件扭角,α_i。(Zi与Zi+1的夹角);
  • X轴距离,di。(Xi与Xi+1的距离);
  • X轴夹角,θ_i。(Xi与Xi+1的夹角)。

上述四个参数,前三个参数是常量参数,第四个为变量参数。

DH坐标系变换矩阵
根据上述DH参数可以得出如下变换矩阵:
DH坐标系建立
坐标存在如下关系:
DH坐标系建立
其中(i-1)p表示在第i-1个坐标系中的坐标;(i)p表示在第i个坐标系的坐标;
(i-1)u表示第i-1个坐标系的单位向量;(i)u表示第i个坐标系的单位向量。

参考资料:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Denavit%E2%80%93Hartenberg_parameters