装配机器人的运动学分析与仿真.pdf

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1、2014年11月25日第31卷第6期通缱屯濠技术TelecomPowerTechnologyNov．25，2014，V01．31No．6文章编号：1009—3664(2014)06—0027—03装配机器人的运动学分析与仿真高龙，杨述(上海理工大学机械工程学院，上海200093)摘要：文中对装配机器人进行运动学分析，并采用D-H方法获得了运动学正解、运动学逆解，为机器人运动学轨迹规划打下基础。使用MATLAB获得工作空间，利用逆解并根据运动过程的要求，对装配机器人进行了轨迹规划。将MAT—LAB中规划轨迹

2、的结果在ADAMS中进行了虚拟仿真，获得的实验数据为装配机器人运动过程的研究和结构优化提供理论依据。关键词：装配机器人；DH坐标；运动学；仿真中图分类号：TP242文献标识码：AKinematicAnalysisandSimulationofAssemblyRobotGAOLong，YANGShu(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：I

3、nthispaper，thekinematicsanalysisofassemblyrobotwasfirstlyconducted．Bymeansof肛Hmethod．thekinematicsdirectsolutionandinversesolutionwereobtainedwhichlaidthefoundationforrobottraiectoryplanning．ThentheworkspaceoftheassemblyrobotwasobtainedusingMATLAB，ontheba

4、sisofwhich。thetrajectoryplanwasmadeutilizingtheinversesolutionaccordingtOrequirementsofmovementprocess．Finally，withtheresultsoftrajectoryplanningacquiredfromMATLAB，asimulationoftheassemblyrobotkinematicswasconductedonADAMSplatform．andtheexperimentaldataca

5、nofferguidelinefortheresearchoftheactualrobotmovementprocessandtheoptimizationofrobotstructurmKeywords：assemblyrobot；D-Hcoordinates；kinematics；simulation0引言工业机器人[1]可节省人工成本、提高生产效率和良品率、改善劳动环境、提高风险管理水平、提高产品的品质、增强产品市场竞争力。装配机器人[21用于装配生产线上对零件或部件进行装配，采用垂直多关节串联结构

6、具有大范围的工作空间，并且机器人的精度能在长时间的工作状态下保证较小的波动，确保产品质量的稳定性，这类工业机器人可以广泛应用在装配生产中。1机械结构本文设计的装配机器人用于零部件的装配，要求机器人在工作空间的活动范围内能达到任意的位置，通过比较装配机器人的各种结构优缺点，最终确定选择六自由度串联机器人，如图1所示，其自由度分布情况是腰部一个旋转，大臂一个俯仰，小臂一个俯仰和自转，腕部一个俯仰，还有手部的一个自转。这种装配机器人的占地面积小、动作灵活、结构紧凑、体积也精小，收稿日期：2014—08—13作者

7、简介：高龙(1988一)，男，河南虞城人，硕士研究生，研究方向：机器人控制。杨述(1988一)，男，汉族，硕士研究生，上海理工大学，研究方向：机械电子工程。适合用于装配作业。在保证质量的情况下，使其设计结构简单，设计成本降低，选择合适的传动方案和驱动方式，尽量保证传动精度和末端达到的位置精度。手腕手部腰部底座图1装配机器人三维装配图小臂大臂2装配机器人的正运动学及逆运动学本文采用口H法(四参数法)建立机器人末端坐标系到基础坐标系间的齐次变换矩阵。DH法是由Denavit和Hartenberg于1955年提

8、出的一种空间位姿描述的通用方法，将空间点的位置用3维列向量来表示，刚体在空间中所处的方位用3阶方阵来表示，然后将点的位置和刚体的方位综合起来[}4

9、，就可以用一个4阶的齐次变换矩阵来描述刚体的位姿变换，通过这种逐次变换的矩阵，得到装配机器人的运动方程[5]，2014年11月25日第31卷第6期通馋电．潦技术TeleeomPowerTechnologyNov．25，2014，V01．31No．6从而得到装配机器人运动方程的正解和