經過一周的研究，對六自由度機械臂運動進行了研究，利用高中幾何知識進行了運動控制策略的設計，無償貢獻出源碼，可以為入門的小伙伴提供一定的借鑒。

1、機械臂物理參數的介紹

買了一個六軸機械臂，作為研究對象，如果是其它機械臂，可以根據機械臂參數對代碼進行修改。機械臂參數如下圖所示：

1.1 部件與尺寸

機械臂如下部件組成，描述如下表：

 

1.2坐標系與工作空間

機械臂坐標系為數學直角正交坐標系，每個電機繞著旋轉軸順時針、逆時針旋轉（正負已經標明），方向如圖1所示，機械臂通過6個電機的旋轉運動，實現了一系列復雜的動作。

注意，由于機械結構和設計的原因，有的電機不能進行-180°至180°的全向轉動，會有一個轉動的范圍（見上表），這部分沒有在python中實現。

2、機械臂運動控制原理

機械臂運動控制要解決的核心問題是，知道物體的位置（中心點坐標）和主方向（物體的朝向），程序自動計算出機械臂的各關節角度位置，將夾具準確送到抓取物體的部位，并對準抓取位置。

2.1機械臂運動的幾何簡化

總體思路是將機械臂的三維復雜運動簡化為兩個平面的運動，即“俯視平面”，和“垂直平面（本文叫R平面）”的組合運動。如下兩個圖：

2.2機械臂抓手即后面末關節的處理

普通的機械臂的控制以上就可以，由于我手頭這個大象機械臂比較特殊，有很多90度彎頭，而且抓手安裝后，他的落點與上面簡化模型就出現了偏差，因此，還需要根據這個特點，根據實際的物體坐標和主方向，計算出上節的理想抓手坐標點（x,y），然后就能求出全部關節的角度了。

3、python源碼

以下是源代碼，可以直接運行，本站源碼鏈接：對六自由度機械臂的運動控制及python實現（源碼）

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按鍵盤"O"鍵，進入自動鼠標點擊右側圖機械臂工作半徑范圍的地方，自動計算各關節的旋轉坐標。

再按鍵盤"O"鍵，退出鼠標點擊計算模式，改用監盤手動操作模式，按“[”或 “]”，是J1關節旋轉，按“w"是擴大作業半徑，按"s"是縮小作業半徑。

運行效果如下：

以上是幾何實現。

六自由度機械臂的運動控制及python實現

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