基于MATLAB的某型机器人运动学可视化仿真平台实现.pdf

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1、《自动化技术与应用》2011年第3O卷第7期模式识别与仿真PatternRecognitionandSimulation基于MATLAB的某型机器人运动学可视化仿真平台实现刘晓玉，何洪生(武汉科技大学，湖北武汉430081)摘要：针对F1『{]度机器人关节运动强耦台难分析的问题，丁F发l1l』视化机器人仿真平台。该台以KLD600型六白南度教学机器人为研究对象，利用MATIAB集成仿真环境，分别实现j机器人正逆运动学计算、机器人点动和联动操作的动画演示等功能，且所有功能以图形用户界而的形式进行凋用。该仿真平台可作为机器人教学和科研的仿真工具。关键词：可视化仿真；机器人；运动学；MAqIAB中

2、冈分类弓·：TP242文献标识码：B文章编‘：10037241(2011)07006606lmplementationofVisualizedKinemalicsSimulationPlOrmforKLD．6006．DOFRobotBasedOnMATLABLIUXiao-yu，HEHong-sheng(WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081China)Abstract：Thesixdegreesoffreedom(6-DOF)robotshavecouplingjointsandaredifficulttobeanalyzed．T

3、hispaperdevelopsavisualizedsimulationplatformofrobots．ThesimulationplatformtakesKLD一6006-DOFteachingrobotastheresearchobjectandcanperformforwardandinversekinematicsanalysisoftherobot．TheanimationdemonstrationofthejogandlinkageoperationoftherobotisrealizedbyMATLABintegratedsimulationenvironment．Allt

4、hesimulationfunctionsarecalledintheformofgraphicaluserinterface(GUI)．Thedesignedrobotsimulationplatformcanbeaneffectivesimulationtoolforteachingandresearch．Keywords：visualizedsimulation；robot；kinematics；MATLAB1引言杂。其实若仅以了解机器人关节运动机理为仿真目工业机器人作为一种现代化的生产工具，已经广的，机器人连杆的实体模型用线条表示即可，这样就可泛应用于各种工业领域。由于机器人造价昂贵

5、，需要以大大简化机器人的结构建模过程，而把仿真的主要的作业空间大，故在进行机器人研究和教学时不可能精力集中在机器人运动学等原理性的分析上。考虑到全用实际的机器人作试验设备，而机器人关节运动的机器人运动学分析中涉及大量的矩阵计算，而强耦合又给其空间运动轨迹的分析造成困难，为此有MATLAB正以矩阵的运算和数据的可视化见长，加之必要开发可视化机器人仿真平台⋯。目前这方面的研其还具有简单的动画制作和图形用户界面设计功能，究多基于微机，如利用3DStudioMAX、OpenGL软所以本文从研究机器人运动学原理、演示机器人运行件的三维图形处理能力对机器人实体进行三维建模状态的角度出发，以KLD一600

6、型六自由度关节机器人[2-51为研究对象，以线条表示机器人的连杆模型，仅选用，其仿真虽然结果形象，但机器人的实体建模过程复MATLAB一种软件开发了一个可视化机器人运动学仿真平台，其建模和动画制作过程简单，同时也省却了用收稿日期：2010—10—14模式识别与仿真自动化技术与应用》2011年第30卷第7期PatternRecoQnitionandSimulation多种软件系统开发时的数据衔接问题。其前一关节坐标系的位姿(用齐次转换矩阵表示)，然后通过相应的坐标变换最终求出机械人手臂末端在基坐2仿真平台的模块结构标系中的位置和姿态。KLD-600型机器人是一种六自由度串联型教学机器人，其每个

7、关节均为旋转关节，在其末端安装手爪后可抓取工作空间内以任意位姿摆放的物体。为直观地反映该机器人的抓取操作，并对其进行运动学分析，本仿真平台采用了模块化设计。基图2KLD．600型机器人各关节坐标系的定义具体到本系统研究的KLD一600型六自由度关节机器人，为求其正运动学解，首先定义各关节坐标系如图2所示。采用齐次变换矩阵来描述第i个坐标系相对前一坐标系，即第i一1个坐标系的位姿，则：图1仿真平台的模块结构图C