机器人逆运动学分析与仿真.pdf

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1、第27卷第5期计算机仿真2010年5月文章编号：1006—9348(2010)05-0178一04机器人逆运动学分析与仿真洪洲(广州城市职业学院信息与汽车工程学院，广东广州510640)摘要：研究机器人动态优化问题。根据机器人所持焊枪的运动轨迹，针对机器人可沿空间任意直线轨迹焊接，是焊接机器人关节控制策略中的难点，运用ADAMS软件对焊接机器人进行逆运动学求解，采用拉格朗日方法建立了系统的微分方程，运用pro／E建立了焊接机器人的三维模型，导入ADAMS中添加约束关系和设置仿真参数后建立焊接机器人的虚拟样机模型，对机械手沿空间任意直线轨迹运动的工况进行了逆运动学仿真，得到了各

2、关节的角速度和角加速度曲线，并根据仿真结果提出了使焊接更加平稳的改进方案，结果表明方法不仅为焊接机器人的路径规划提供了参考数据，而且保证了焊接机器人在焊接过程中优良精确的动态特性和静态特性，具有重要的工程实际意义。关键词：虚拟样机；多体动力学；焊接机器人；逆运动学中图分类号：TP242文献标识码：BAnInverseKinematicsSimulationandAnalysisforRobotHONGZhou(GuangzhouCityVocationalCollegeofInformationandAutomotiveEngineeringCollege，Guangzhou

3、Guangdong510640，China)ABSTRACT：Calculatingthecorrespondingjointvariablesaccordingtothetrajectoryoftheweldingtorchheldbyarobotisthedifficultinweldingrobotjointcontrolstrategy．Tosolvetheproblem，asystemofdifferentialequationsisestablishedinthispaperbyusingADAMSsoftwareweldingrobotinversekinema

4、ticsandLagrangemethods．Athl屯e—dimensionalmodelofweldingrobotisestablishedbyusingpro／E，ADAMSaddconstraintrelationsareintroducedandsimulationparameterstiresetuptoestablishavirtualweldingrobotprototypemodelofthemanipulator．Undertheconditionsofarbitrarylineartrackingmovementofworkers，theinverse

5、kinematicssimulationiscarriedout，thejointangularvelocityandangularaccelerationcurvesareobtained．Themothedensurestheweldingrobotintheweld-ingprocessundertheexcellentdynamicperformanceandstaticaccuracycharacteristics，andtheresultsofsimulationgivesamorestableandimprovedweldingprogram．KEYWORDS：

6、Viaualprototype；Multi—bodymovement；Weldingrobot；Inversekinematics1引言焊接是一项技术要求高，劳动环境恶劣的工作，在很多情况下人们采用焊接机器人代替人工作业，目前焊接机器人在船舶、化工、汽车、机械制造等行业得到广泛应用。目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，从机器人发展趋势看，焊接机器人和其它工业机器人一样，都在不断向智能化和多样化的方向发展，通过仿真设计的应用，实现焊接机器人操作机构的优化设计。在机械系统动力学仿真方面，运用ADAMS对液压支架焊接机器人¨1进基金项目：广州市教育局资助广州

7、市属高校科技计划项目一一科技攻关青年项目(088027)收稿日期：2009—12—30修回日期：2010一Ol一25·--——178·—-——行了逆运动学仿真研究，研究了执行机构实现直线和圆形轨迹时各关节的运动规律，但执行机构只限于平面运动，而对焊枪的空间运动没做研究。通过ADAMS仿真得到了机械手[21的角速度、加速度及受作用力随时间的变化曲线，并对机构在运动过程中关键部位力学性能做了研究和分析，主要针对构件载荷过大的问题，没有对机器人进行运动学分析，对弧焊机器人口1的运动学进行了仿真分析，通过对各关