Analiza kinematyki manipulatora o pięciu stopniach swobody

W artykule przestawiono analizę kinematyki manipulatora o pięciu stopniach swobody na przykładzie jednostki kinematycznej robota manipulacyjnego Scorbot-ER 4pc. Do opisu kinematyki układu zastosowano notację Denavita-Hartenberga. Przyjęto schemat kinematyki manipulatora i podano parametry opisujące układ. Zapisano odpowiednie macierze transformacji, które zastosowano w dalszej analizie. Wyznaczono jakobian analityczny manipulatora oraz jakobian geometryczny w ciele i przeprowadzono analizę osobliwości. Są to takie konfiguracje manipulatora, w których wyznaczenie rozwiązania zadania odwrotnego kinematyki jest znacznie utrudnione, a przy zastosowaniu klasycznych metod – niemożliwe. Dlatego znajomość konfiguracji osobliwych jest niezbędna w celu poprawnego planowania i generowania trajektorii manipulatora. Zaprezentowana metodyka jest uniwersalna i może być stosowana do analizy kinematyki manipulatorów o innej strukturze kinematycznej niż zaprezentowana w niniejszej pracy.

---

In the paper the kinematics analysis of 5 degrees of freedom manipulator is presented. The analysis was realised for the Scorbot-ER 4pc robotic manipulator. To describe the kinematics of the manipulator the Denavit-Hartenberg notation is used. The kinematics scheme and parameters of the manipulator as well as appropriate transformation matrices, that were used in the further analysis, are given. The analytical Jacobian of the manipulator and the geometrical Jacobian in the body are determined and the analysis of singularities is realised. In singular manipulator’s configurations the solution of the inverse kinematics problem is very difficult, and using classical methods – impossible. Therefore, knowledge of the singular configurations is necessary for the proper planning and generating the trajectory of the manipulator. The presented methodology is universal and can be used to analyze the kinematics of manipulators with a other kinematic structure that is not presented in this paper.