Invers kinematikk er en metode som brukes til å bestemme de leddvinkler i en robotarm basert på en ønsket posisjon av sin endeeffekt. I et 3 graders frihetssystem (3DOF) omfatter beregningen av disse vinklene geometriske og trigonometriske prinsipper. Denne artikkelen gir en trinnvis guide til å utføre disse beregningene.

Forstå robotkonfigurasjonen

Før startberegninger er det viktig å forstå robotens struktur, inkludert linklengder og leddtyper. Typisk har en 3DOF robot tre rotasjonsledd, som hver bidrar til den generelle plasseringen av endeeffektoren i 3D-rom.

Trinn 1: Bestem målposisjonen

Identifiser den ønskede posisjon til endeeffektoren, representert ved koordinater (x, y, z). Disse koordinatene tjener som grunnlag for beregning av leddvinklene.

Trinn 2: Beregn grunnvinkelen (θ1)

Den første leddvinkelen, θ1, er typisk rotasjonen rundt den vertikale aksen. Den kan beregnes ved å benytte fremspringet av målposisjonen på XY-planet:

θ1 = atan2(y, x)]

Trinn 3: Beregn Wrist Possion

Trekk fra bidraget fra den første leddet for å finne håndleddsposisjonen, som er det punktet der de to siste leddene opererer. Dette innebærer å beregne plan avstand:

r = kvadrat(x2 + y2) - link1 lengde

og vertikal avstand:

s = z - link0 height

Trinn 4: Beregn elbow og skuldervinkeler

Ved hjelp av Cosines lov beregner vikene ved albuen og skulderleddene. Definer:

  • D = (r2 + s2 - link2 longd2 - link3 longd2) / (2 * link2 long * link3 longd)

Så albuevinkelen:

θ3 = akos(D)]

Og skuldervinkelen:

θ2 = atan2(s, r) - atan2(link3 long * sin(θ3), link2 long + link3 long * cos(θ3))

Trinn 5: Sluttstill de felles vinkelene

Konverter alle beregnede vinkler til grader om nødvendig. Kontrollere vinklene er innenfor robotens leddgrenser før påføring dem.