基于MATLAB的喷漆机器人工作空间分析.pdf

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1、2010年11月机床与液压NOV．20l0第38卷第22期MACHINET00L&HYDRAULICSVol_38No．22DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．22．003基于MATLAB的喷漆机器人工作空问分析刘超颖，彭发展，王战中，杨晓博，程林章，范晓珂(石家庄铁道大学，河北石家庄050043)摘要：基于D—H参数法建立喷漆机器人手臂的运动学模型；针对某型轿车车身，对其手臂参数进行优化和运动学分析，利用MATLAB对优化后的喷漆机器人的工作空间进行仿真分析。仿真结果证明优化的合理性。关键词：MATLAB；运动学分析；工作空问；喷漆机器人中图分类号

2、：TP242文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)22—006—3WorkingSpaceAnalysisofSprayingRobotBasedonMATLABLIUChaoying，PENGFazhan，WANGZhanzhong，YANGXiaobo，CHENGLinzhang，FANXiaoke(ShijiazhuangTiedaoUniversity，ShijiazhuangHebei050043，China)Abstract：ThekinematicsmodelofthearnlsofSprayingrobotwassetupwiththeD—Hpara

3、metersmethod．TheparametersoftheSprayingrobot'sarlTlSwereoptimizedaimingataspecificearbodyandthekinematicanalysiswasdone．TheoptimizedSprayingrobot’SworkingspacewassimulatedwithMATLAB．Thesimulationresultshowthattheoptimizationisreasonable．Keywords：MATLAB；Kinematicsanalysis；Workingspace；Sprayingr

4、obot机器人的工作空间是指机器人在工作时，其手腕在实际应用中，考虑到斜交非球型手腕的特中心或工具安装点能够到达的所有空间区域，不包括点，将大臂、小臂的长度分别设计为z=1100mm，手爪或者工具本身所到达的区域。工作空间可分z。：1000mm，并使极限转角比理论计算值稍大且取为两类：一类是灵活工作空间(手爪能够以任意方位整数，经求解得小臂的极限转角为0=一40。，到达的目标点集合)；另一类是可达工作空间(手爪0=55。，大臂的极限转角为02=一40。，一=45。。至少能在一个方位到达的目标点集合)。工作空间从2运动学逆解分析几何方面说明了机器人的工作性能，是衡量机器人性根据已设计

5、的喷漆机能的重要指标之一。器人底座、大臂、小臂1喷漆机器人手臂参数的确定(如图2所示)，在进行运通过对几种坐标式机动学分析时，将各连杆的器人的分析比较可知，关1坐标系固定在下关节处，节式机器人最适合用于喷一～(，、且编号依次为0，1，⋯，漆机器人。以图1所示的l14。其中，坐标系4的坐标、l厂=二]某具体车型为工作对象，原点0为工具安装点，和设喷漆机器人的最大喷漆坐标系3同时固定在小臂半径为22001TIITI。由灵巧上，二者之间没有相对运度的定义知，当两臂的动。则0点所能到达的极图2机器人整体长度相等时，机器人的工限位置，即为喷漆机器人作空间最大，然后根据实的最大工作空问。际条件

6、写出约束函数，为简化计算，通常最后利用MATLAB优化工将坐标系0和坐标系1具箱中的多变量有约束非重合，建立底座连杆坐线性函数fmineon进行求标系，如图3所示。连解。图1某车型的尺寸杆参数定义如下：图3机器人坐标系收稿日期：2009—09—27基金项目：河北省自然科学基金项目(F2008000448)；河北省教育厅项目(ZH2007108)作者简介：刘超颖(1959一)，女，教授，研究方向为自动控制、纺织机械新技术。通信作者：彭发展，E—mail：pfz4085871@yahoo．com．cn。第22期刘超颖等：基于MATLAB的喷漆机器人工作空间分析·7·(1)连杆长度。。i

7、杆关节轴线的公垂线距离。即从z轴到+，轴沿轴测量的距离。T=(2)连杆扭角Ot。i杆关节轴线之间的夹角，即轴绕轴旋转到与z轴平行的角度。(3)偏置量d。它是连杆长度a和o在i号关节轴线上截取的距离，即轴到轴沿。轴测量的T=距离。(4)关节转角0。将。沿轴线i平移与n一相交，两者之间的夹角就是关节转角0，即从轴到(4)C3一S3轴绕轴旋转的角度。S3C3据上述定义，可列出D—H参数，如表1所示。；T=00表1D—H参数表00100010T=001000同时可求得：100