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1、混联码垛机器人运动学分析与仿真刘扬,高志慧,贠超,李一吾(北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191)KinematicsAnalysisandSimulationoftheHybridStackingRobotLIUYang,GAOZh-ihui,YUNChao,LIY-iwu(CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation,BeihangUniversity,Beijing100191,China)摘要:针对码垛作业任务要求,设计了一种混联0引言码垛机器人结构;为
2、了简化机器人运动学方程的建立过程,根据机器人的特殊结构,把机器人的并联部随着机器人技术的发展,机器人的应用范围越分看作一个整体,以串联结构代替并联结构,应用来越广,应用于自动化生产线的码垛机器人就是其D-H法建立了机器人的运动学模型,并给出了逆运中的一个例子.对于串联结构或者并联结构的码垛机器人的运动学分析在很多文献中都有所讨动学方程.最后,应用SolidWorks软件建立了机器[1-3]论,而对于混联码垛机器人的并联部分的运动人的三维实体造型,并用ADAMS软件进行了运动学分析也有文献进行过研究,但未建立整个机器人学
3、仿真,验证了理论分析的正确性.[4]的运动学方程.关键词:混联码垛机器人;并联结构;运动学方由于在混联码垛机器人中,不仅包含串联结构,程而且还包含并联结构,难以用一般的D-H建模方中图分类号:TP242[5]法直接建立其运动学方程,因此有必要对其建模文献标识码:A方法进行深入研究.文章编号:1001-2257(2010)03-0057-04Abstract:Basedontherequirementsofstac-1混联码垛机器人的结构设计kingoperations,ahybridstackingrobotstruc
4、ture码垛作业任务如下:从生产线指定位置搬起物wasdesignedfirstly.Then,inordertosimplifythe品,搬运物品至码垛目标区域,将物品按要求码放堆buildingprocessofkinematicsequations,according垛,之后进入下一次工作循环.针对码垛任务要求,totherobot'sspecialstructure,thewaytotreatthe对混联码垛机器人进行了结构设计,如图1所示,其parallelstructureoftherobotasawhol
5、eandtore-机构运动简图如图2所示.placeitbythetandemstructurewasusedtoestab-lishthekinematicsmodeloftherobotwithapplica-tionofD-H,andtheinversekinematicsequationswerealsogiven.Finally,the3D-SolidWorksmodeloftherobotwasbuilt,andthekinematicssimula-tionoftherobotwasgivenwithth
6、eapplicationofADAMStoverifythecorrectnessofthetheoreticalanalysis.Keywords:hybridstackingrobot;parallelstructure;kinematicsequation收稿日期:2009-11-17图1混联码垛机器人1机械与电子22010(3)#57#机器人主要由底座、臂部和腕部组成.底座为整个机器人本体的基础,与臂部由一个轴线垂直于地面的旋转关节联接.臂部主要包括焊接架、前大臂、后大臂和小臂.焊接架为整个臂部的支撑,其上安装
7、有一个水平滑块和一个竖直滑块,其中水平滑块与前大臂下端铰接,为臂部提供水平驱动力;竖直滑块与后大臂下端铰接,为臂部提供竖直驱动力.前大臂和后大臂底部由大臂连杆联接,前大臂、后大臂相互平行,大臂连杆与小臂相互平行,4者构成一个平行四边形机构,不仅增加了整个臂部的刚度,而且具有行程放大功能,即以较小的驱动行程实现机器人末图2混联码垛机器人机构及D-H坐标系端较大的工作行程,从而可以满足码垛作业对机器设A1B1=B2B3=a,A2B1=b,B1B2=A1B3=人大工作空间的性能要求.整个并联结构是该机器l1,B3B4=l2,
8、水平滑块A1的水平坐标用xA1表示,人的关键部分,各连杆参数的选择及其安装的相对竖直滑块A2的竖直坐标用zA2表示.位置将直接影响机器人的工作空间范围.由图2可得如下几何关系:222腕部与臂部由一个转动关节联接,腕部为一个A1A2=(b-zA)+xA21法兰盘.可以根据码垛物品的外形,在法兰盘上联接b-zA2A1=arctan()
