An Active Decoupling Method for 6R Robots Based on Denavit-Hartenberg Parameters

Yin Jie; Xi Wanqiang

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.12.013

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An Active Decoupling Method for 6R Robots Based on Denavit-Hartenberg Parameters

Design· Calculation | 更新时间：2023-12-21

- An Active Decoupling Method for 6R Robots Based on Denavit-Hartenberg Parameters
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 47, Issue 12, Pages: 89-96(2023)
- 作者机构：
  
  1.江苏开放大学信息工程学院，江苏南京 210017
  2.无锡学院自动化学院，江苏无锡 214105
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.12.013
  CLC：
- Published：15 December 2023，
  
  Received：06 February 2023，
  
  Revised：24 March 2023，
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殷杰,席万强.一种基于Denavit-Hartenberg参数法6R机器人主动解耦方法[J].机械传动,2023,47(12):89-96.

Yin Jie,Xi Wanqiang.An Active Decoupling Method for 6R Robots Based on Denavit-Hartenberg Parameters[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(12):89-96.
殷杰,席万强.一种基于Denavit-Hartenberg参数法6R机器人主动解耦方法[J].机械传动,2023,47(12):89-96. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.12.013.

Yin Jie,Xi Wanqiang.An Active Decoupling Method for 6R Robots Based on Denavit-Hartenberg Parameters[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(12):89-96. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.12.013.

摘要

由于6R机器人各轴相互贯穿的布置方式，在某一旋转关节运动时，会影响到其他关节。这种机械耦合导致各关节的运动并不独立，理论建模结果与实际运动存在误差，影响机器人的绝对定位精度。运动补偿方法通过测量目标值与实际值的误差获取耦合量，并将其耦合量补偿到各关节处。而本文提供了一种基于Denavit-Hartenberg（D-H）参数法的6R机器人主动解耦方法。首先，通过分析机器人传动链，计算机器人关节耦合量，并将耦合量加入关节角度中；然后，利用含耦合量的D-H参数求解正运动学，并利用代数解法求出逆解。通过Matlab机器人工具箱进行工作空间和运动学仿真，验证了其可行性；同时，通过仿真，对比分析了该方法与运动补偿方法。结果表明，该方法能够解决机械耦合带来的运动耦合问题，减小机器人末端姿态的误差，提高机器人的绝对定位精度；在关节变量中加入线性耦合量，机器人运动学的计算量并未增加，求解过程便捷。

Abstract

Due to the interpenetrating layout of each shaft for the 6R robot

the movement of one joint could affect the other joints. This mechanical coupling could result in the interference of each joint

and an error between theoretical model and actual model would affect the absolute positioning accuracy of the robot. The motion compensation method obtained the coupling amount by measuring the error between the target value and the actual value and the joint angles are compensated. However

an active decoupling method of 6R robot based on Denavit-Hartenberg (D-H) parameters is provided. Firstly

the coupling of robot joints which is calculated through transmission analysis is added to the joint angle for 6R robot. Then

the D-H parameters with coupling are used in the forward kinematics

and the algebraic solution is used to obtain the inverse kinematics. The feasibility of the model is verified by the simulation of the workspace and kinematics through the Matlab robotic toolbox. At the same time

the simulation based on this method is built to compare with the motion compensation method. The above results prove that this method solves the motion coupling problems stemming from mechanical coupling

reduces the error of the robot end position and improves the robot positioning accuracy. Adding the linear coupling quantity to the joint variables does not significantly increase the calculation amount of kinematics for 6R robot

and the solution process is convenient.

关键词

传动分析D-H参数法正逆运动学关节耦合

Keywords

Transmission analysisD-H parametersForward and inverse kinematicsJoint coupling

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