针对matlab环境下六自由度焊接机器人运动学逆解及优化

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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