基于MATLAB与ProE码垛机器人动力学分析.pdf

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1、自动化DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．12．002基于MATLAB与Pro／E码垛机器人动力学分析廖玉城，曾小宁(广东省机械研究所，广东广州510635)摘要：基于D—H参数法建立码垛机器人手臂的运动学模型。用MATLAB计算码垛机器人的工作空间以确定完成典型任务的工作轨迹，然后用Pro／E的机构分析模块对码垛机器人进行动力学仿真，求各轴在完成典型任务下的受力情况，为开发码垛机器人选择电机减速机的选型提供理论数据。关键词：码垛机器人；MATLAB；工作空间；Pro／E机构分析；受力分析中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号

2、：1009—9492(2013)12—0004—05PalletizingRobotDynamicsAnalysisBasedonMATLABandPrO／ELIAOYu-cheng，ZENGXiao—ning(GuangdongMachineryResearchInstitute，Guangzhou510635，China)Abstract：Thekinematicsmodelofpalletizingrobota兀nwhichestablishedontheD—HparametricmethodusingMATLABtocalculatethepalleti

3、zingrobot’Sworkspaceandmakesuretheworklocusofcompletingthetypicaltasks．UsethemechanicalanalysismoduleofPro／Eforthedynamicssimulationofthepalletizingrobotanddifferenttitafeeachaxisstressconditionincomputingthetypicaltasks．Providethetheoreticaldataforthedevelopmentofpalletizingrobotsla

4、tingmotorreducer．Keywords：palletizingrobot；MATLAB；workspaee；Pro／E；institutionalanalysis；stressanalysis0引言轴(礴由)在水平面(平面)内转动的转动由电随着企业劳动力成本不断上升，现代企业纷机经减速机直接驱动，它使末端点的轨迹为一个纷对现有生产方式进行自动化改造，许多搬运、物料的码垛堆放等都需要以机械替代人工。因此码垛机器人的研究应用具有很大的价值n。计算机器人完成特定的任务时各轴所需要的力矩，通常通过解机器人逆运动学方程求得。由于解逆运动学方程比较复杂，给开发工

5、业机器人造成了一定的难度。本文介绍了Pro／E软件在分析码垛机器人动力学领域的应用。码垛机器人在完成典型任务时由已知的运动轨迹，通过Pro／E机构分析模拟求得机器人各输入轴的运动参数，然后用这些运动参数作为各轴伺服电机的驱动参数，模拟仿真机器人的运动，以求得机器人各轴的力矩。1码垛机器人结构分析及运动学建模1．1码垛机器人结构分析码垛机器人机构简图如图1所示。本机器人共有4个自由度，其中I轴绕竖直图1码垛机器人机构简图广东省教育部产学研结合项目(编号：2011B090400479)收稿日期：2013—10—08匿薹釜匮耋廖玉城等：基才MATLAB与PR0／E码垛

6、机器人动力学分析工业自旋转体；大臂绕Ⅱ轴做俯仰运动，由水平安装的把表1的数据代人(1)式得：电机径减速机直接驱动；小臂绕Ⅲ轴的运动，由1000电机的转动经曲柄、拉杆转化为小臂的绕Ⅲ轴转0100动；末端执行器绕Ⅳ轴的转动由电机经减速机直=(2)001d接驱动。此外由于该机器人采用双平行四边形结O001构，使得末端执行器中心轴线始终保持竖直-z-。COS01，0sin01，a1COS011．2机器人运动学建模首先如图2所示建立机器人的D—H后置坐标sin0l，0一COS01，a1sin01=(3)系。根据图2所示列出后置坐标系的机器人D—H0100参数表，如表1所示

7、。00O1COS0，，—sin0，，a2COS02sin02，COS0，，a2sin02碍=(4)0Od200lCOS03，—sin0，a3COS03sin0，COS0，a3sin03=(5)O0d3O0l末端连杆相对基坐标系的位姿变矩阵：tczc，一cszS，，-CLC2S3-C1C3$2~●O●O删”alel+d2S1+d3s1+口2clcI一03cls2s3+Ⅱ3clc2c3nls1一csd3一c1d2+02c2s1-a3123+a3c2c31d1+0252+03c23+a3c3s2图2码垛机器人机构简图100表1机器人的D—H参表(6)其中：C=cos(

8、0)，s=sin(0)(