基于ADAMS的PUMA560的运动学分析及仿真.pdf

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1、基于ADAMS的PUMA56O的运动学分析及仿真口张永贵口王得蛟口张秀林兰州理I大学机电r程学院_兰州730050摘要：针对PUMA560机器人运动学问题进行分析研究，基于D—H坐标系理论建立模型，运用ADAMS进行运动学仿真实验研究，通过实验数据分析，验证了模型与相关计算的；位确性关键词：机器人运动学仿真ADAMS中图分类号：THl33文献标识码：A文章编号：l000—4998(2014)04—00l6—03焊接加丁一方面要求T人有熟练的操作技能、丰富的实践经验和稳定的焊接水平；另一方面．作的劳动条件差、炯尘多、热辐射大、危险性高。当焊缝为复杂曲线时．人T焊接质量就会下降，所

2、以．在焊接生产巾利用焊接机器人代替人T焊接，可减轻T人的劳动强度．保证焊接质量和提高焊接效率为保证焊接质量，研制时需对其进行轨迹设计和运动学分析，机械手的运动学模型是其运动规划和离线控制的基础。基于上述分析，本文首先以PUMA560机械手为研究对象进行运动学研究分析。然后建立该机械手末▲罔1PUMA560的实体f端位姿数学模型．进行仿真实验研究，证明模型的准确性图2所示．为了进一步分析研究，对已建立的简化模型进行坐标分析研究。如图3所示。同时为了更加有1基于PUMA560机械手的运动学分析效地实施动力学分析，确定了各参数，见表1。I．1机械手运动学图中：oe=431．8mm，a

3、3=20．32mm，dl=660．4mm，机械手运动学是避障路径规划研究的基础，主要d2=149．1nln1．d4=433．1mm，ds=56．25mm，d6=研究机械手臂各杆件之间的位移、速度和加速度关80．3lmm。系．运动学问题包括正运动学问题和逆运动学问题i4。1．3基于已建立模型的运动学分析正运动学问题是指给m机械手各关节的位置、速度、1-3．1正运动学分析加速度．求解各杆件的位鼍、姿态、速度、加速度等运基于D—H方法．表示初始连tf-坐标系与上一连动参数的问题．特别是求解机械-T--T-臂端点(或末端杆杆坐标系之间的关系，相邻两连杆的空间关系矩阵为件)的位置、姿态、

4、速度、加速度。逆运动学问题是已连杆变换矩阵．建立的齐次变换矩阵如下：知作所要求的末端执行器的位置、姿态、速度、加速『c+I—s+lCOtS0i+Isa／+lc+lI度时．求解能实现这些要求的机械手各关节的位置、．1s⋯c+lCOtI-e0s¨q+IsOI速度、加速度等运动参数。。⋯J0s『+lcd⋯1-2建立机械手末端位姿数学模型【000ljPUMA560机器人本体关节结构由[口]转的机体、式中：c为COS；s为sin；晴为一1到沿X测量的距肩、大臂、小臂、腕部及机械手部分组成。离；，为一。到Z绕X旋转的角度；d为到沿所以该机器人共有6个关节自由度。如图l机器测量的距离；为Y到

5、X绕旋转的角度。人实体模型所示．其中前3个关节主要影响末端执行采用A。。、A‘、A、A、A、Al矩阵分别表示肩坐器的位置，后3个关节决定末端的姿态。而且6个关标系相对于基座坐标系、大臂坐标系相对于肩坐标节均为旋转关节．属关节型机器人。系、／l,臂坐标系相对于大臂坐标系、腕l坐标系相对通过机构分析．建立了PUMA560的简化模型，如于小臂坐标系、腕2坐标系相对于腕l坐标系、腕3坐标系相对于腕2坐标系J圜2014／4机械制造52卷第596期00～0000蛾00。。～一一以一。以。以触硼厶也，表1PtMt560机器人的连杆参数，lorⅡ、，，v连朴d／(。)a／mm(。)dYmm变量

6、范闱／(。)0、n、p、‘916=AIoA23-'A45=I-90090660．4一l60-l60n0一●。，)：2O431．80l49．1-225～45000l3-9020．3-900—。45～225式中：n、O、n为旋转矢量；p为平移矢量。49000433．1一l1O～l70则通过以上的相邻连杆的变换矩阵．得m坐标系5-900056．25一l00-10O6相对于綦坐标系O的变换矩阵为：6O()()80．3l—．266266010—205．4-sOlCOd1sOlSOdI00一l0O0l945．2loA6=_AI‘A3-'A43As4=e0lcotl—0lSOdl1000l0

7、0680．7A．“：SOdI(0I0一l0660．4000lO00001rh此可知与罔3所示的情况完全一致-sO2cOd2e02s2l0一l431．8机械手末端相对于基座标的位姿为：cO，c0-e0，s0()l0O1000l00—205．4l000A，‘：S,Od2(?Od200ll49．10l000l0945．210l00“7=00()00l00l660．400l680．700180。3l-sO3COd3sOjSOd300J00001000l0001c03(：3-cO3sOd3一lO0—2