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时间:2019-02-27
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1、机械设计与制造第7期182MachineryDesign&Manufacture2013年7月MATLAB环境下六自由度焊接机器人运动学逆解及优化王战中,杨长建,刘超颖,赵赛,杜启鑫,熊蒙(石家庄铁道大学,河北石家庄050043)摘要:通用工业机器人运动学方程有多组逆解,而机器人系统最终只能选择其中的一组解来驱动机器人进行工作,因此需要对多组逆解进行选择优化后作为机器人的最优解。由于逆解的求解过程非常复杂,因此通过分析焊接机器人的正、逆运动学求解过程,提出用MATLABGUI编程来自动求解机器人的多组逆解,并采用最短行程的原则自动寻找机器人的最优解。与其他方法相比,该方法简单明了,计算
2、速度快。最后给出两组计算实例来验证计算机求解结果的正确性。关键词:焊接机器人;逆运动学;MATLAB;最优解中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1001—3997(2013)07—0182—03KinematicsInverseSolutionandOptimizationof6DOFWeldingRobotwithMATLABWANGZhan-zhong,YANGChang-jian,LIUChao—ying,ZHAOSai,DUQi-xin,XIONGMeng(DepartmentofMechanicalEngineering,ShijiazhuangTiedaoUnive
3、rsity,HebeiShijiazhuang050043,China)Abstract:Usuallytherearemorethanoneinversesolutionstokinematicsequationofgeneralindnstrialrobot,whiletherobotcontrol-s~temwillonlyu$eoneoptimizedsolutionastheoptimalsolutiontodrivetherobot,SOthekinematicsinversesolutionsshouldbeoptimizedandchoser~Duetothecompl
4、exityoftheinversesolutionandbasedontheanalysisoftheweldingrobot"spositiveandinversekinematicssolution,amethodthatnsetheMATLABGUIprogrammingtosolvetheinversesolutionandtheshorteststrokeprincipletoautomaticsearchfortheoptimalsolutionoftherobotisproposedComparedwithothermethods,thismethodissimplean
5、dclear,andthecomputingspeedis知FinallytwogroupofcalculatingexamplesaregiventoverifythecorrectnessoftheresultcalculatedwiththismethodKeyWords:WeldingRobot;InverseKinematics;MATLAB;OptimalSolution1引言六自由度机器人逆解的个数不是唯一的,一般隋况下,连杆的非零参数越多,到达某一特定位置的途径也就越多。在不考虑外部因素的情况下,一个全旋转关节的六自由度机器人的逆解可能多达16组,对于解耦六自由度机器人
6、(具有球型手腕的机器人),最多有8组逆解。但在实际工作中,机器人系统最终只能选择一种最优解来执行任务㈣。针对工业中常用的六自由度焊接机器人,按“最短行程”的标准求解最优逆解并用MATLAB软件编图1焊接机器人三维实体模型Fig.13DModelofWeldingRobot写程序,同时用MATLAB中GUI模块编程建立交互界面,从而实现了只需输入机器人末端的位置和姿态,就可以自动求解各关节变量,并通过判断选取最优解。2机器人运动学方程的建立根据焊接机器人的三维实体模型,如图1所示。在上关节处建立各连杆的连杆坐标系,如图2所示。关节1的轴线为铅直方向,关节1和2的轴线垂直相交。关节2和3的
7、轴线水平,距离为%关节3和4的轴线垂直相交,距离为毋。连杆的D—H参数,如图2焊接机器人各连杆坐标系表1所示。Fig.2CoordinateSystemofWeldingRobotJoints来稿日期:2012—09—16基金项目:河北省科技支撑项目(122121l13D);河北省自然基金项目(E2013210107)作者简介:王战中,(1969一),男,河北鹿泉人,博士,副教授,主要研究方向:机械制造及自动化;杨长建,(1988一),男,河北
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