机器人手臂系统的建模与仿真.pdf

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1、技术管理机器人手臂系统的建模与仿真王宇（中油辽河油田公司欢喜岭采油厂，辽宁盘锦124114）摘要：机器人的手臂动作主要包括了伸手、移动、提举、放加速度变化曲线。根据大臂关节的角度、角速度和角加速度的下、推、拉等动作。其手臂链构成为：肩部－上臂－前臂－手连续变化,得到小臂关节的角度、角速度和角加速度的变化，并掌，通过圆筒坐标关节式搬运机器人手臂的结构及运动学分且对角度、角速度和角加速度的变化以线性描述。如果该机械析，对圆筒坐标关节式搬运机器人手臂结构进行简化,等效为多手的位移曲线平滑，速度和加速度曲线连续说明在此工作过程质量弹性扭转系统。中机械手的运行比较平稳，整个结构不会产生较大振动。从而关键

2、词：机器人手臂;多质量弹性扭转系统;建模与仿真提高机器人手臂在动作过程中的精度和准确性。1研究目的及意义仿人机器人现在是国内外的研究热点。其研发的最终目1.1研究目的标是服务于人类，机械臂目标操作作业的实现可以帮助仿人机机器人手是结构与功能上模仿人手臂的一种机械手，具有器人更好地服务于人类。因此手臂机构设计是机器人研发的一定的灵活性，它可以通过对空间位置的把握、手臂与目标形关键技术。机器人可以端起茶杯递给顾客，机器人可以打开冰状的匹配、手臂间的协调控制，完成一些精细的操作。因此机箱取食物。这些作业任务对机械臂重量、刚度方面的要求不器人手臂被广泛应用于各种场合。高。但对于一些复杂运动的执行，如高

3、速运动目标的抓取等，在近些年，迅速发展的仿真技术为机器人手臂系统提供了手臂的性能就显得十分关键。今天我们所看到的工业机器人新的研究平台。人们开始用仿真平台研究动态拟实操作过程多数有机械臂和末端执行器组成。机械臂和末端执行器的分的“物理模型”，以便了解对刚体和变形体操作时的动态特性。工有些类似人的臂与手的分工，前者主要提供大范围的运动与机器人手臂的一个重要特点是手臂的灵活性，主要表现在定位，后者与环境和对象作用，执行预期的任务。工业机器人机器人手臂运动的灵活性和功能的灵活性，如实现抓取，抬举的末端执行器种类繁多，依用途而已。机械臂自然的作业姿态等类似人手的基本功能。将关节机器人的手臂等效为多质量

4、是机器人的重要指标之一。7自由度机械臂可以较容易地避开弹性扭转系统，研究其运动传递规律，并利用MATLAB进行仿障碍物，具有较大的工作空间，且动作可以更加自然。但其末真，通过MATLAB仿真可得到机器人大小臂在一个运动周期内端位姿仅占用6维空间，所以这种冗余结构机械臂的逆运动学的角度、角速度和角加速度变化曲线。从而，为实现其控制，提不能单纯由解析方法直接得到。通过几何分析，得到空间中具高其运动精度和速度提供理论支持。最后，达到控制机器人手有物理意义的7个独立变量。这种方法便于求解，且解是精确臂并提高其灵活性的目的。的；但所解物理量不是各关节角度，不能直接应用于机械臂的1.2研究意义控制。采用示

5、教方法来实现对机械臂规划位姿的再现。该方法只是对已规划数据的重复，机械臂的运动范围极其有限。为机器人手臂系统的仿真实现对机器人手臂系统的发展有扩大机器人手臂作业空间，增强机器人手臂作业能力，提高机很大的意义。目前，在机器人手臂研究中，现实中的手臂系统器人作业舒适度，可以采用动力学仿真、有限元分析与实验测硬件容易毁坏，多次试验也将影响试验的精度和要求，从而影试相结合的方法并根据人体手臂结构设计出机器人轻型高刚响研究的进展。机器人手臂系统仿真的研究有助于解决上述度7自由度机械臂。同时，结合查询数据库和逆运动学求解的问题，因为在虚拟环境下，对机器人手臂系统的研究可以完全方法，通过模仿人类手臂姿态进行

6、手臂规划，解决冗余自由度独立于硬件环境，很方便地改变机器人手臂系统的材料、结构、带来的逆运动学多解的问题。利用所设计的7自由度机械臂平尺寸等，并能方便、直观的对其运动学动力学特性进行分析，这台进行实验，该方法不仅可以实时得到各关节角度的精确解，将大大节省机器人手臂系统开发的时间和资源代价。而且可以使机械臂作业姿态达到自然和类人的效果。2机器人手臂与多质量弹性扭转系统3研究展望本文建立的机器人手臂系统的模型并完成仿真，将关节机国内对机器人展开了一定的研究，但对圆筒坐标关节式搬器人的手臂等效为多质量弹性扭转系统，保证机器人手臂系统运机器人及其部件的结构及制造工艺等进行的研究不够深入，运动更接近真实

7、情况，对研究机器人手臂系统的各种性能有相本文把机器人手臂等效为多质量弹性扭转系统并深入进行系当大的作用。机器人的手臂动作主要包括了伸手、移动、提举、统研究。放下、推、拉等动作。其手臂链构成为：肩部－上臂－前臂－手对圆筒坐标关节式搬运机器人的研究主要集中在提高其掌，通过圆筒坐标关节式搬运机器人手臂的结构及运动学分负载能力和工作速度，其核心是控制系统的控制算法和驱动系析，对圆筒坐标关节式搬运机器人手臂