实时结果(可拖拽)
单位约定:a、d 采用长度单位(任意一致即可),α、θ 采用角度(°)。
末端位姿 \(T_0^3\)
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各节变换 \(A_i\)
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DH 参数(可拖拽)
关节 a (m) α (°) d (m) θ (°)
提示:标准 DH 的 \(A_i\) 表示从坐标系 \(\{i-1\}\) 到 \(\{i\}\) 的齐次变换;总变换为 \(T_0^3 = A_1 A_2 A_3\)。

机器人运动学建模:DH 参数法(标准 DH)

目标:用一张表描述机械臂的几何关系,并通过矩阵连乘得到末端位姿。

步骤 0:认识四个 DH 参数

\(a_i\):连杆长度(沿 \(x_i\) 从 \(z_{i-1}\) 到 \(z_i\) 的距离)

\(\alpha_i\):连杆扭转角(绕 \(x_i\) 从 \(z_{i-1}\) 转到 \(z_i\) 的角度)

\(d_i\):连杆偏距(沿 \(z_{i-1}\) 从 \(x_{i-1}\) 到 \(x_i\) 的距离)

\(\theta_i\):关节角(绕 \(z_{i-1}\) 从 \(x_{i-1}\) 转到 \(x_i\) 的角度)

步骤 1:给每个关节建立坐标系

在 3D 视图中可看到每个关节原点与坐标轴。标准 DH 的关键是让每个 \(z\) 轴与关节运动轴重合。

步骤 2:写出单节齐次变换 \(A_i\)

标准 DH 的单节矩阵(从 \(\{i-1\}\) 到 \(\{i\}\)):

\[ A_i = \begin{bmatrix} c_{\theta} & -s_{\theta}c_{\alpha} & s_{\theta}s_{\alpha} & a c_{\theta} \\ s_{\theta} & c_{\theta}c_{\alpha} & -c_{\theta}s_{\alpha} & a s_{\theta} \\ 0 & s_{\alpha} & c_{\alpha} & d \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \]

步骤 3:连乘得到总变换 \(T_0^3\)

将每节矩阵相乘得到末端相对基坐标系的位姿:

\[ T_0^3 = A_1 A_2 A_3 \]

步骤 4:读出末端位置与姿态

\(T_0^3\) 的右上角 3×1 是末端位置 \((x,y,z)\),左上角 3×3 是末端姿态旋转矩阵。