基于ADAMS的新型喷涂机器人的运动学仿真.pdf

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1、·37·基于ADAMS的新型喷涂机器人的运动学仿真周其凤。邹国军(安徽安凯福田曙光车桥有限公司车桥研究所，安徽合肥230051)摘要：通过D_H法建立六自由度喷涂机器人运动学方程，在这个的基础上利用Maflab软件绘制出整个机器人的工作空间0同时运用ADAMS建立了喷涂机器人的虚拟样机模型，不仅直观地证明了所建立的运动学模型的正确性_，更为以后的机器人动力学分析、轨迹控制奠定了基础。关键词：6自由度喷涂机器人雅克比矩阵工作空间ADAMS中图分类号：TH115文献标识码：A文章编号：1002—6886(20n)O1—0

2、037一o4ll，I1leKinematicsSimulationandAnalysisofaNewSprayingRobotBasedonADAMSZHOUQifbllg，ZOUGuojunAbstract：Inthispaper．theforwardkinematicsequationofsprayingrobotisbuiltbytheD—Hmethod．111ewholeworkspaceofthe6dofpaintingrobotwasdrawnonthebasisofkinematicsanalysiso

3、fthisrobotbyusingMatlabsoftware．UsingADAMSsoftwaretobuildtheVirtualPrototypeModeloftherobotanddosomesimulationanalysiswhichnotonlyprovesthecorrectnessofthekinematicsMoclelandalsobuildthefoundationforfutureresearch．Keywords：6一DOFsprayingrobot；Jacobianmatrix；work

4、space；ADAMS根据D—H法则的规定，所以建立D—H坐标系如图0引言⋯2所示，坐标系中的具体连杆参数见表1。喷涂机器人已经成为当今自动化涂装装备的主流，具有自动化程度高、作业周期短、喷涂质量高、质量相对稳定、柔l生生产能力强等优点，在国、内外的汽车及汽车零部件涂装领域有着广泛的应用。汽车车身涂装是汽车制造中主要的生产工艺之一，它不仅能够提高汽车产品的耐蚀性，延长汽车使用寿命，它还最直接地体现了汽车外表面颜色、光泽和亮度等质量的优劣，是人们对汽车质量最直图2机器AD—H坐标系观的评价，所以它对汽车市场竞争力有着最

5、决定性的影响。本文提出适合于大批量汽车车身喷涂的喷涂机器人，表1机器人的D—H参数为后续的研究奠定一定的基础。1运动学模型的建立J运动学分析是机器人手臂运动控制及动力学分析、轨迹规划和位置控制的重要基础。正向运动学主由建立的连杆D—H参数坐标系和D—H参数。可要解决机器人运动方推导出连杆的D—H坐标变换矩阵为：程的建立及手部位姿cl—sO100cO,一s00的求解问题，由图1图机器人的机构模型T：sc1000010机器人的机构模型可T=0010一sc200知，该机器人的6个关节都是转动关节，前3个关节确定00O100

6、0l手腕参考点的位置，后3个关节确定手腕的方位。中国机械采购网·38·一s0a3’数量不限。将式(4)两边对时问t求导，并注意到g=q(t)，01d4即得出q与之间的微分关系为：；T=：T=哦00氓00一cO400圣=J(q)q(5)式中：莺一末端在坐标空间的广义速度矢量；00鸭，00卅0．氓0一sO600c》一关节角速度矢量；00100—00．，(q)一机械的雅可比矩阵，是6Xn的偏导数矩阵，O10001：T=T=]●●●j0001它的第i行第J．列元素为：——c0600001Jo(g)：(：1，2，⋯，6：l，2

7、，⋯，n)则机器人的运动方程为：(一_-将广义速度莺改写为3个线速度V和3个角速度组00；饵600aP成的6维列矢量，即：ayPy(6)aP01由式(5)有：n=c1[C23(C4C5c6一S4$6)一S2355c6]+s1(,S4C5C6+C4S6)d]lim~lD=(7)nv=s1[c23(C4C5C6一$486)一$23S5C6]一Cl(S4C5C6+C4S6)L△n：一s23(C4C5C6一S4S6)一C23S5C6把式(5)代入(6)可得：0=c1[C23(一C4C5C6一S4C6)+S23S5C6]+S1

8、(C4C6一$4C5S6)D=dimJ(q)kAtD=J(q)d(8)0v=S1[c23(一c4c5c6一s4c6)+s23s5c6]一c1(c4c6一s4c5s6)含有n个关节的机器人，其雅可比矩阵J(q)是6×／20：=s23(C4C5C6+$4C6)+C23S5S6阶矩阵，前3行代表各关节速度宜对夹手速度的传动比，a=一c1(c23c4s