对六自由度机械臂的运动控制及python实现（附源码）

        经过一周的研究，对六自由度机械臂运动进行了研究，利用高中几何知识进行了运动控制策略的设计，无偿贡献出源码，可以为入门的小伙伴提供一定的借鉴。

1、机械臂物理参数的介绍

        买了一个六轴机械臂，作为研究对象，如果是其它机械臂，可以根据机械臂参数对代码进行修改。机械臂参数如下图所示：

1.1  部件与尺寸

        机械臂如下部件组成，描述如下表：

1.2坐标系与工作空间

        机械臂坐标系为数学直角正交坐标系，每个电机绕着旋转轴顺时针、逆时针旋转（正负已经标明），方向如图1所示，机械臂通过6个电机的旋转运动，实现了一系列复杂的动作。

        注意，由于机械结构和设计的原因，有的电机不能进行-180°至180°的全向转动，会有一个转动的范围（见上表），这部分没有在python中实现。

2、机械臂运动控制原理

        机械臂运动控制要解决的核心问题是，知道物体的位置（中心点坐标）和主方向（物体的朝向），程序自动计算出机械臂的各关节角度位置，将夹具准确送到抓取物体的部位，并对准抓取位置。

2.1机械臂运动的几何简化

        总体思路是将机械臂的三维复杂运动简化为两个平面的运动，即“俯视平面”，和“垂直平面（本文叫R平面）”的组合运动。如下两个图：

      

 

 2.2机械臂抓手即后面末关节的处理

        普通的机械臂的控制以上就可以，由于我手头这个大象机械臂比较特殊，有很多90度弯头，而且抓手安装后，他的落点与上面简化模型就出现了偏差，因此，还需要根据这个特点，根据实际的物体坐标和主方向，计算出上节的理想抓手坐标点（x,y），然后就能求出全部关节的角度了。

3、python源码

以下是源代码，可以直接运行，本站源码链接：对六自由度机械臂的运动控制及python实现（源码）资源-CSDN文库

或关注文末公众号，回复数字0，免费获取

按键盘"O"键，进入自动鼠标点击右侧图机械臂工作半径范围的地方，自动计算各关节的旋转坐标。

再按键盘"O"键，退出鼠标点击计算模式，改用监盘手动操作模式，按“[”或 “]”，是J1关节旋转，按“w"是扩大作业半径，按"s"是缩小作业半径。

运行效果如下：

以上是几何实现，那么如果采用更通用的数值逆解，应该如何实现呢，新开辟一个新专栏——机器人学基础——python算法_JAMES费的博客-CSDN博客，打算继续用python这个工具，把机械臂这件事情研究得更透彻一些。

可以继续移步相关文章：N轴机械臂的MDH正向建模，及python算法_JAMES费的博客-CSDN博客,

 4、机器人相关扩展阅读

4.1 四轴机械臂相关

4.1.1实现了一个写字孪生机器人

文章：python机器人编程——用python实现一个写字机器人

4.1.2实现了机械臂+机器视觉+大模型指令解析流程打通：

python机器人实战——0到1创建一个自动是色块机器人项目-CSDN直播

4.1.3实现了语音输入+大模型指令解析+机器视觉+机械臂流程打通：

机器人能听懂人话了_哔哩哔哩_bilibili

除了机器臂研究，本人还研究了差速小车的运动控制、路径规划、定位等机器人移动相关文章和python程序，感兴趣请移步：

4.2 移动小车相关

4.2.1、栅格地图机器人

（1）博客：

python做了一个极简的栅格地图行走机器人，到底能干啥？[第五弹]——解锁蒙特卡洛定位功能-CSDN博客（2）对应python资源：python做了一个极简的栅格地图行走机器人，第五弹-解锁蒙特卡洛定位功能，python源码资源-CSDN文库

4.1.2、vrep仿真环境与python联合，实现差速小车的自动循迹控制：

（1）博客

python机器人编程——差速AGV机器、基于视觉和预测控制的循迹、自动行驶（上篇）_agv编程-CSDN博客

python机器人编程——差速AGV机器、基于视觉和预测控制的循迹、自动行驶（下篇）_agv路线规划原则python-CSDN博客

（2）对应python及仿真环境资源：

实现了在coppeliasim（vrep）仿真环境的小车巡检自动驾驶，python源码，带UI，小车状态IMU趋势监控资源-CSDN文库