机器人结构设计、运动学分析及仿真

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1、西安理工大学硕士学位论文六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真姓名：张焕申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：黄玉美20040301摘要六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真学科：机械制造及其自动化作者：张焕（签名）指导老师：黄玉美（签名）答辩日期：2004.3.摘要近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、

2、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合项目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV上以实现移动的六自由度串联机器人。首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D-H方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解；用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度；然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析，作出了实际工作空间的轴剖面。这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供

3、了依据。最后用ADAMS软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了经验。i摘要关键词：机器人；运动学分析；工作空间分析；虚拟样机技术iiABSTRACTCONSTRUCTIONDESIGN、KINEMATICSANALYSISANDSIMULATIONOFSIXDEGREEOFFREEDOMROBOTAuthor:Zhanghuan(signature):Tutor:huangyu-mei(signature):ABSTRACTInthepasttwentyyears,therob

4、ottechnologyhasbeendevelopedgreatlyandusedinmanydifferentfields.Thereisalargegapbetweenourcountryandthedevelopedcountriesinresearchandapplicationoftherobottechnologysothattherewillbeagreatvaluetostudy,designandapplieddifferentkindsofrobots,especiallyindustrialrobots.Mostty

5、picalindustrialrobotssuchasweldingrobot,paintingrobotandassemblyrobotareallfixedontheproductlineornearthemachiningequipmentwhentheyareworking.Basedonlargernumberofrelativeliteraturesandcombinedwiththeneedofproject,theauthorhavedesignedakindofsmall-sizeserialrobotwith6degre

6、eoffreedomwhichcanbefixedontheAGVtoconstructamobilerobot.Firstofall,severalkindsofschemeswereproposedaccordingtothedesigndemand.Thebestschemewaschosenafteranalysisandcomparingandthestructurewasdesigned.Atsametime,Thekinematicsanalysiswasconducted,coordinatetransformationma

7、trixusingD-Hmethodwassetup,andthekinematicsequationdirectsolutionandinversesolutionwasdeduced,thevelocityJacobianmatrixwasconstructedusingvectorproductmethod,andthevaluesofdisplacementandvelocityofsomespecialpointincludingthewristpointwerecalculated.Secondly,theworkingspac

8、eoftherobotwasanalyzedandtheaxessectionofpracticalworkingspacewasdrawn.Theseworksprovided