本文针对机器人手臂沿棋盘格运动问题展开了研究,对五自由度机器人手臂进行了运动学分析并分别求解出正运动学方程和逆运动学方程,针对机器人手臂末端沿棋盘格的运动进行了路径规划,并对理论分析和算法设计进行实验验证,得到良好的仿真效果。主要研究内容为:(1)五自由度下棋机器人手臂的模型建立。根据机器人手臂下棋运动过程中姿态与人类相似的原则,对五自由度机器人手臂进行了结构设计,介绍了各连杆的组成,各关节的旋转角度等参数,确定了本文要研究的机器人手臂的三维模型。(2)下棋机器人手臂运动学分析。主要应用D-H坐标变换方法,建立了机器人手臂各关节连杆坐标系,表示出各连杆参数,应用各齐次变换方程连乘求解出正向运动学方程,并采用代数法求解出各角度方程式,即逆运动学方程。在此基础上求解出机器人手臂运动控制的雅克比矩阵。(3)机器人手臂末端沿棋盘格运动的路径规划。按照下棋运动过程中以仿人的姿态进行运动,本文规划了机器人手臂末端在棋盘格上由一点运动到另一点时,沿Bezier曲线或B样条曲线路径运动,分别设定出这两种曲线的四个控制点。沿B样条曲线运动时,需要求解出B样条曲线两个端点控制点坐标方程,分别给出两种路径求解方法。(4)系统仿真实验。在对机器人手臂运动学分析和末端沿棋盘格路径规划的基础上,根据各章求解公式,应用VC++6.0开发平台和OpenGL接口进行了三维模型仿真和运动路径仿真,编程输出了本文研究的机器人手臂末端沿棋盘格上一点到另一点按照Bezier曲线和B样条曲线运动的三维模型,实验结果表明参数设计的合理性和算法设计的可行性。