24、工业机器人运动学研究与机器学习空气污染监测预测系统

工业机器人运动学研究与机器学习空气污染监测预测系统

1. 工业机器人运动学研究

1.1 逆运动学求解挑战与方法

在工业机器人的研究中，利用正向运动学方程计算逆运动学是一项颇具挑战性的任务。为解决这一问题，采用了变换矩阵来求解逆运动学方程。对于 5 - DOF 机器人操作臂，给出了以下解析方程用于计算关节角度：
- $\theta_1 = \arctan2(P_y - d_6a_y, P_x - d_6a_x)$
- $\theta_2 = \arctan2(B_1, B_2) - \arccos\frac{(d_4c_3 + a_2)}{\sqrt{B_1^2 + B_2^2}} + 2m\pi$
- $\theta_3 = \pm[\pi - \arccos(\frac{a_2^2 - d_4^2 - r^2 + r_z^2}{2a_2d_4})]$
- $\theta_4 = \arctan2(-\frac{o_z}{c_{23}}, \frac{(o_z - \frac{c_1s_{23}o_z}{c_{23}})}{s_1})$
- $\theta_5 = \arctan2(-(a_zc_{23}c_4 + s_{23}n_z), (n_zc_{23}c_4 - s_{23}a_z))$

其中，$\theta_1$、$\theta_2$、$\theta_3$、$\theta_4$、$\theta_5$ 是 5 - DOF 机器人操作臂的关节角度。

1.2 机器人运动学分析的应用与意义

多自由度（m - DOF）机器人操作臂在各个行业有着广泛的应用，如拾取与放置工作、组装、焊接