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1、第25卷第1期黄石理工学院学报Vo.l25No.12009年2月JOURNALOFHUANGSHIINSTITUTEOFTECHNOLOGYFeb2009文章编号:1008-8245(2009)01-0005-04基于PRO/E的工业机器人运动学仿真黄磊(黄石理工学院机电工程学院,湖北黄石435003)摘要:工业机器人以其高度的通用性、适应性等特点在工业领域得到了广泛的应用,为提高工业生产的效率和工业过程的自动化程度做出了重要的贡献。运动学系统的有关理论与应用一直是研究人员关注的重点,文章研究了运动学方程的求解,基于PRO/E,对工业机器人运动学进行了仿真,验证了各
2、关节角运动函数的正确。关键词:工业机器人;运动学;仿真中图分类号:TB21文献标识码:AIndustrialRobotKinematicsSimulationBasedonPRO/EHUANGLei(SchoolofMechanicalandElectronicEngineering,HuangshiInstituteofTechnology,HuangshiHubei435003)Abstract:Industrialrobothasbeenappliedwidelyinindustrybecauseofitshighversatilityandadaptabil
3、ityandithasmadegreatcontributionstoimprovingtheproductiveefficiencyandincreasingthedegreeofautomation.Thetheo-ryandapplicationofkinematicssystemhasbeenagreatconcernfortheresearchers.ThispaperstudiesthesolutiontokinematicsequationandkinematicssimulationofindustrialrobotbasedonPRO/E,whic
4、hhasprovedthatthejointfunctioniscorrect.Keywords:industrialrobot;Kinematics;simulation0引言1工业机器人运动学概述自1961年第1台商用工业机器人Unmiate问工业机器人运动学是机器人学的一个研究领世以来,经过40多年的发展,工业机器人已广泛域,是机器人系统的基础。以工业上常见的关节应用于工业领域,成为制造业生产自动化中主要式机器人为例,机器人实际上可视为由一系列关的机电一体化设备。节连接起来的连杆组成,把坐标系固定在机器人[1]工业机器人的应用领域十分广泛。在工业的每一个连杆的
5、关节上,可用齐次变换来描述这部门应用机器人的目的主要是削减人员编制、提些坐标系之间的相对位置和位姿方向(简称位高工作效率和提高产品质量。因为机器人具有两姿)。齐次变换既有较直观的几何意义,又可描述个主要优点:(1)使生产过程实现自动化从而提各种杆件之间的关系,所以常用于解决运动学问高产品质量、优化生产率;(2)使生产设备具备高题。度适应能力。运动学问题是研究机械手末端执行器(即手收稿日期:2008-11-18作者简介:黄磊(1981)),男,湖北黄石人,助教,硕士。6黄石理工学院学报2009年部)相对参考基准的位置、姿态和速度与各关节位(3)绕X2轴移动a2,绕Z3
6、轴转动H3角的坐置和速度之间的关系,包括运动学正问题和运动标变换矩阵为:学逆问题。运动学正问题是已知关节的位置和速cH3-sH300度确定末端执行器的位置、姿态和速度;反之,为2sH3cH300T3=(4)使机器人所握工具相对参考系的位姿(位置和姿0010态)满足给定的要求,计算相应的关节变量,这一0001过程称为运动学逆问题。(4)沿X3轴移动a3,沿Z4轴移动d4,绕X3轴运动学正问题的研究目前主要是利用齐次坐转动-90b角,绕Z4轴转动H4角的坐标变换矩阵标变换矩阵方法将位置和姿态统一描述,该法思为:路清晰,但运算速度较慢。随着机器人机构自由cH4-sH40a
7、3度的增加对运动学逆问题的讨论带来很多不便。001d43运动学逆问题比正问题复杂的多,主要表现在逆T4=(5)-sH4-cH400解的存在性和非唯一性,存在性决定机器人的操0001作空间,逆解一般来说非唯一。(5)绕X4轴转动角90b,绕Z5轴转动H5角的目前对具有特殊形状的机器人机构如球形手坐标变换矩阵为:腕机器人机构,其逆解是闭式的,但不唯一。对一cH5-sH500般的机器人机构逆解必须使用数值计算方法,因400-10而数值解的计算速度和精度受到人们的关注,同T5=(6)时机器人机构中常见的奇异状态(不可解状态)sH5cH500[2]0001在数值解中如何避
