PUMA robot/zh-hans

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PUMA机器人

PUMA机器人是以下关节的六自由度关节机器人:

耦合

在Staubli RX机器人系列中，轴5和6之间存在机械耦合。机器人的耦合矩阵由以下定义:

$C={\begin{bmatrix}1&0&0&0&0&0\\0&1&0&0&0&0\\0&0&1&0&0&0\\0&0&0&1&0&0\\0&0&0&0&1&0\\0&0&0&0&-1&1\\\end{bmatrix}}$

RX90 工作空间

• 

  从上方看的Puma的工作空间

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  从侧面看的Puma的工作空间

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  Puma机器人Lefty-Righty配置

PUMA WORLD工作空间受关节限制和以下附加笛卡尔边界的限制，可供用户使用:

• RMAX – 笛卡尔点的最大半径(${\sqrt {(x^{2}+y^{2}+z^{2})}}$), 不允许超出该半径的点。
• RMIN - 笛卡尔点的最小半径(${\sqrt {(x^{2}+y^{2}+z^{2})}}$). 不允许超出该半径的点。
• ZMIN –z坐标的机器人基面。这个平面以下的任何点都不允许。

机器人配置

每个机器人位置可以在至少8个不同的关节位置实现（该数量可以更大的计数，也可以通过改变旋转（360度）的关节角获得不同的关节位置）。一个位置的不同关节坐标称为机器人配置。PUMA机器人配置由三个标志定义：手臂，肘部和手腕。每个标志都有其命令和反馈值：acmd/afbk, ecmd/efbk, wcmd/wfbk。命令值（acmd，ecmd，efbk）描述了运动的给定目标点配置（可以是节点和模态）。反馈值（afbk，efbk，wfbk）表示当前的机器人配置（pfb - value），这些是只读标志。

手臂标志定义了LEFTY或RIGHTY配置:

---

RIGHTY –正面关节-2将手腕移动到正WORLD Z方向，而关节-3没有被激活

LEFTY– 正面关节-2将手腕移动到'负'WORLD Z方向，而3号关节没有被激活

elbow标志根据下列方式定义了上面或下面的配置:

---

ABOVE - ${\begin{Bmatrix}RIGHTY\\LEFTY\end{Bmatrix}}$臂的手腕相对于肩坐标系的位置具有沿着第二段的Y轴的${\begin{Bmatrix}negative\\positive\end{Bmatrix}}$坐标值。

BELOW - ${\begin{Bmatrix}RIGHTY\\LEFTY\end{Bmatrix}}$ 臂的手腕相对于肩坐标系的位置具有沿着第二连杆的Y轴的${\begin{Bmatrix}positive\\negative\end{Bmatrix}}$值

wrist标志定义FLIP或NOFLIP配置: ---

FLIP – 关节5的值为负

NOFLIP – 关节5的值为正

PUMA机器人的命令配置标志及其对运动的影响:

标记(缩写)	0 (auto)	1	2
ArmCmd (acmd)	保持当前配置或选择最接近的关节目标。	关节目标是 LEFTY	关节目标是RIGHTY
ElbowCmd (ecmd)	保持当前配置或选择最接近的关节目标。	关节目标是 BELOW	关节目标是ABOVE
WristCmd (wcmd)	保持当前配置或选择最接近的关节目标。	关节目标是 NOFLIP	关节目标是 FLIP

奇异点

奇异点是无法确定机器人配置的关节点，这些是机器人位置，其中一个关节角度的小差异引入机器人配置的变化。

从世界空间坐标的另一边看，在这些点的附近，位置坐标的小变化可以引起关节坐标的很大变化。 因此，通过这些点移动笛卡尔插值模式（MOVES，PASS-THROUGH，CIRCLE）会导致关节速度的急剧增加。

	WARNING
	注意非零a3参数改变奇点的位置。参考: Elbow_Singularity_of_PUMA_robots

RX90典型姿态

• 

  机器人在"准备位置"的结构外形。关节: {0, -90, 0, 0, 0, 0} 笛卡尔: #{0 , 0 , 985 , 0 , 0 , 0}

• 

  机器人在 "零位置"的结构外形。关节: {0,0,0,0,0,0}:笛卡尔: #{450, 0 , 535, 0, 0, 0}

• 

  在LEFTY和RIGHTY中相同点的结构外形 关节: {0,45,135,0,90,0} 关节: {180,135,45,0,-90,-180}笛卡尔: #{233,0,-768,-180,90,180} 笛卡尔: #{233,0,-768,180,90,-180}

• 

  关节: {0,-90, 90,0,90,0} 关节: {0,-90, 90,90,90,0} 笛卡尔: #{85, 0, 900,0, 90, 0} 笛卡尔: #{0,85,900,90,90,0}

Puma DH (PUMA机器人的几何形状Denavit-Hartenberg (DH)参数

通常在机器人中，DH参数用于描述机器人几何形状。 我们使用以下DH参数的定义:

• θ _i是绕 z i-1轴（使用右手定则）从x_i-1 轴旋转到x_i轴的角度。
• α _i是绕x_i轴（使用右手定则）从z i-1轴旋转到z i轴的角度。
• a_i 是从z i-1轴的与 x_i轴的交点沿x_i轴线的第i个坐标系（或I轴与zi-1和z I之间的最短距离）的原点的偏移距离。
• d_i是从第(i-1)坐标系的原点沿 z i-1轴从 x i-1轴到x_i 轴的距离。

对于RX90系列的Staubli机器人有:

DH参数	MC-Basic属性名称	值（mm）
d2	<robot >.link[1][1]	0
a1	<robot >.link[1][2]	0
a2	< robot >.link[2][1]	450
a3	< robot >.link[3][1]	0
d4	< robot >.link[4][1]	450
d6	< robot >.link[6][3]	85

机器人的连杆矩阵属性的上述参数必须填写在机器人的设置文件中。为了使系统接受上述设置，必须执行“configgroup”命令。请注意，只有上述参数集才会影响机器人几何形状。'link[][] 和 axis[][] 的其余部分不会以任何方式影响机器人几何形状，并且不受configgroup命令或任何机器人命令的影响。

DH参数的其余部分预先定义如下，并通过选择正确的组模型自动内部设置。

关节 i	θi	αi
1	90	-90
2	0	0
3	90	90
4	0	-90
5	0	90
6	0	0

姿态角