工业机器人运动学仿真理论分析与数学建模

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1、郑州工程学院硕士学位论文工业机器人运动学仿真理论分析与数学建模姓名：朱玉蓉申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：郝矿荣2003.3.1摘要／机器人是人类21世纪最伟大的发明之一。由于其卓越的性能，机器人被广泛应用于工业生产中，对人类生活产生了巨大的影响。可以预见，随着机器人技术的进步，机器人将在人类生活中发挥更加重要的作用。在我国开发成本低、技术更加先进的机器人将成为科技人员的追求。随着计算机仿真技术向面向对象方向发展以及计算机图形技术的进步，在WINDOWS环境下运用OpenGL能够非

2、常真实地虚拟机器人现实。这个工具在机器人领域的应用，将大幅度降低机器人研制成本，这正是本课题选题的初衷。同时，机器人运动学是机器人动力学、机器人控制和规划的基础，在机器人研究中占有重要的地位。因此，寻求简单而有效的方法来研究机器人的运动学，具有重要的意义。^—户’～本课题在学习和吸收RVl2L6R焊接机器人的基础上“3，对其焊接过程中涉及的运动学正问题、逆问题、工作空间及轨迹规划进行了研究。在前人的基础上，利用坐标平移的方法，把机器人的杆件坐标系尽可能地集中在一起，简化了机器人杆件之间运动的数学建

3、模，减小了求解的难度；在求解机器人逆问题时，巧妙地将逆矩阵法与几何法结合起来，降低了高阶方程的次数，减小了计算的难度，提高了计算的准确性；应用矩阵法计算了机器人的工作空间，规定了其运动范围；为机器人直线轨迹提供了规划算法；最后，在计算机上用0penGL建立的仿真模型对上述机器人邀学模型进行了仿真。仿真的结果与机器人理论值完全符合，证明本文提出的方法的正确性及为RVl2L6R机器人所建立的数学模型的合理性。同时，在没有硬件投入的情况下，初步掌握了该机器人的运动学特性．为进一步深入研究打下关键词规戈哆

4、眇劫奄薜；AbstractRobotisoneofthemostgloriousinventionsofhumanbeingsin20century．Foritssuperexcellentperformances，robotiswidelyusedtoindustrialproductions，andbringsaboutgreateconomicbenefit．Itispredictedthatwiththedevelopmentofrobotictechnology,robotwillpla

5、yamoreimportantroleinthelifeofpeople．Atthesarrletime，developingmoreeconomicalandmoreadvancedrobotswillbethepursuitofscientistsinChina．Witllcomputersimulation’Sdevelopmenttowardsobject—orientedandtheadvancementofcomputergraphics，usingOpenGLinWINDOWSenv

6、ironmentgivesUSaveryperformancetooltoreducethecostinrobotsdesigns．nlatistheoriginalintentionofthethesis．0therwise，thekinematicsofrobothasbasalstatusinrobotics．Itisthebaseofdynamicanalysis，controlandpathplanning．Thus，itisverysignificanttoseeksomesimple

7、andeffectivemethodstosimplifytherobotickinematicsanalysis．HavingstudiedandabsorbedtheRVl2L6Rweldingrobot，thethesisbringsforthaseriesofsimpleandeffectivewaystosolvekinematicsproblemswhichinvolvesintheprocessofwelding：Byconvergingthecoordinatesystemsfix

8、edwithcorrespondinglinks，themovementrelationsamonglinksCanbesimplifiedbytranslationtransformationandthedi伍cultiesarereducedinthedirectkinematicsproblem．Combiningskilfulmethodsofinversematrixandgeometry,theorderoftheinversekinematicsequationsar