隨著計算機科學的高速發(fā)展,電腦、智能手機等快速打字設(shè)備的普及,人們用筆手寫字體的機會日益減少,而身為中華藝術(shù)文化的瑰寶,毛筆書法也能非常輕易地被計算機復(fù)制模仿出來,這將導致學習毛筆書法的人越來越少,非常不利于書法文化的教育和傳承。針對上述問題,本文將中國傳統(tǒng)書法藝術(shù)與當今高科技智能化機器人進行結(jié)合,通過機器人完成書法的臨摹創(chuàng)作。所設(shè)計出的書法機器人能夠代替人類書法教師,從書寫字體最原始的握筆書寫毛筆字的角度進行書法文化的教育和傳承。具體研究內(nèi)容如下:（1）對本文所采用的五自由度機械手進行運動學分析。首先對書法機器人連桿進行具體分析,建立連桿D-H參數(shù),以實現(xiàn)書法機器人連桿坐標系之間的坐標變換。然后通過連桿D-H參數(shù)和坐標變換矩陣求取機械手運動學的正逆解。最后通過MATLAB對機械手進行建模仿真分析和正逆解的驗證。（2）對本文所采用的五自由度機械手進行工作空間分析。首先使用蒙特卡羅法在MATLAB中通過該機械手的正運動學方程對書法機器人末端毛筆筆尖位置進行工作空間的求解,得到其工作空間點云圖。接著對其實際工作的XOY平面通過按行劃分法進行工作平面邊界點的提取,得到機械手的工作邊界。最后對... 

【文章來源】：江西理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

機械手實物圖

第二章5-DOF串聯(lián)機械手運動學分析6第二章5-DOF串聯(lián)機械手運動學分析2.1引言運動學分析是機械手研究的基本內(nèi)容之一。多自由度串聯(lián)機械手就是同人類的手臂一樣，擁有多個自由度，能夠模仿人類做出各種動作，從而替代人類完成某種任務(wù)的一種具有高自動化程度的機械裝置。機械手目前主要應(yīng)用于物料抓娶貨物碼垛以及搬運作業(yè)等場合，代替人類完成一些重復(fù)度高且簡單的勞動。本文所設(shè)計的書法機器人主要功能是完成毛筆書法的創(chuàng)作，所以需要選擇小型輕量化的桌面級機械手，于是便搭建了一個五自由度的桌面級串聯(lián)機械手。本章將從機械手的正、逆運動學等方面闡述分析此機械手用于書法創(chuàng)作的可行性。2.2機械手位置運動學的矩陣表示2.2.1書法機器人結(jié)構(gòu)介紹本文所設(shè)計的書法機器人機械部分是一臺5-DOF（5-degree-of-freedom）機械手，由五個伺服電機提供五個自由度作為動作輸出，實物如圖2.1所示。此機械手能夠通過左右旋轉(zhuǎn)、上下俯仰、前后延伸以及末端夾持機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)等動作到達空間中的任何一點，機構(gòu)示意圖如圖2.2所示。圖2.1機械手實物圖圖2.2機械手機構(gòu)示意圖

第二章5-DOF串聯(lián)機械手運動學分析72.2.2物體在空間中的位姿描述在描述空間中某一物體，特別是在研究討論機器人運動學時，不只要確定其在空間中的具體位置，還要明確其具體的姿態(tài)之后，才能唯一表征其位姿狀態(tài)。這里首先對其在空間中的位置進行描述，在描述物體在空間中的位置時，一般將其看作一個點�？臻g中的任何一點的位置都能通過一個31的列矢量表征[20]。即：xyzpPpp(2.1)其中xyzP、P、P是該物體在此坐標系中的坐標分量，如圖2.3所示，處于坐標系A(chǔ)中的點P。圖2.3物體在空間中的位置表示在確定了物體在空間中的具體位置之后，這里對物體在空間中的姿態(tài)進行進一步描述[21]。假設(shè)坐標系A(chǔ)是一固定坐標系，坐標系B是某一被描述物體上任一點上的動坐標系，坐標系B是由坐標系A(chǔ)通過平移、旋轉(zhuǎn)變換得到的。那么物體在空間中的姿態(tài)就能夠通過坐標系B中三個坐標軸上單位矢量的方向來表征，即這三個單位矢量相對于固定坐標系A(chǔ)的方向余弦，用矩陣Q表示有：xxxyyyzzznoanoanoaQ(2.2)Q稱為旋轉(zhuǎn)矩陣，該矩陣中第一列的三個元素xyzn、n、n表示坐標系B中X軸分別與參考坐標系A(chǔ)中的XY、Z、軸的余弦值，第二、三列依次類推亦是如此。圖2.4兩坐標系之間的位姿關(guān)系

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3611428