王曉麗　孫曉莉

摘要：隨著科技的發(fā)展，機器人技術(shù)已經(jīng)用在各行業(yè)，尤其在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，機器人技術(shù)是高科技的體現(xiàn)。本文設(shè)計7六自由度工業(yè)機器人身體的各個構(gòu)件，并對其進行運動學(xué)分析，并建立動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，最后用Matlab仿真軟件模擬其運動軌跡。最終得到六自由度工業(yè)機器人身體各關(guān)節(jié)隨時間變化曲線。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人運動學(xué)動力學(xué)運動軌跡Matlab仿真

引言

20世紀50年代末第一臺工業(yè)機器人誕生于美國，隨著工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)更加智能化，我國的機器人技術(shù)起始于20世紀70年代，目前我國的機器人技術(shù)在汽車制造業(yè)方面得到了廣范使用。縱觀國內(nèi)外現(xiàn)狀，工業(yè)機器人技術(shù)是新世紀世界各國發(fā)展的重要的高新技術(shù)之一。

1本文的研究意義

機器人軌跡是機器人在實際工作過程中，根據(jù)工作要求所走的路線。在其行走過程中末端執(zhí)行器關(guān)節(jié)隨時間的變化。本文對機器人行走軌跡規(guī)劃，對提高運動效率和控制精度有很重要的作用。本次設(shè)計采用虛擬技術(shù)，縮短機器人試驗研發(fā)周期，達到化繁為簡從而對對虛擬仿真模型控制，達到研究目的。

2本文主要研究內(nèi)容

設(shè)計六自由度機器人，并對機器人模型參數(shù)建模，用運動學(xué)知識推算機器人運動軌跡，以及對各項運動參數(shù)建模，用仿真軟件對機器人本體運動驗證，使其達到設(shè)計要求。

3六自由度工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計

該機器人結(jié)構(gòu)包括：底座、腰部回轉(zhuǎn)部件、大臂部件、小臂部件、手腕部件、手部部件、六個軸，其中三個旋轉(zhuǎn)軸，三個擺動軸。采用步進電機驅(qū)動機器人的各個關(guān)節(jié)，通過計算傳動裝置的參數(shù)，完成機器人整體結(jié)構(gòu)的裝配。確保了本次設(shè)計在實際工況中運行的可靠性。從而達到控制要求?？傮w設(shè)計如圖1所示。

4六自由度工業(yè)機器人的運動學(xué)分析

機器人正運動學(xué)分析：本次設(shè)計的機器人采用開環(huán)連桿機構(gòu)，通過調(diào)節(jié)機器人各關(guān)節(jié)變量，推算各關(guān)節(jié)的相對位置，使機器人以不同的位姿到達其運行位置。建立相鄰關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，各關(guān)節(jié)之間的矩陣，求出末端位姿。

5機器人動力學(xué)分析及軌跡規(guī)劃

5.1機器人動力學(xué)分析

機器人動力學(xué)方法有很多，本文采用拉格朗日方法進行六自由度機器人動力學(xué)分析[3]，在分析機器人動力學(xué)過程中忽略機器人各關(guān)節(jié)部件之間的摩擦力。

矩陣形式如下：

綜上所得建立其動力學(xué)參數(shù)模型。

6機器人運動學(xué)動力學(xué)以及軌跡仿真

6.1機器人運動學(xué)仿真

本文運用matlab的Rob。tlCs T。olbox模塊對機器人運動學(xué)仿真。和該系統(tǒng)的運動特性理論上分析。

6.2機器人動力學(xué)仿真分析

機器人動力學(xué)采用adams軟件仿真，末端位置Marker的位移曲線如圖3所示：

6.3機器人軌跡規(guī)劃仿真

本文運用matlab對所設(shè)計機器人的運動路徑仿真，仿真結(jié)果如圖4所示：

從圖4可知在該段軌跡中機器人各關(guān)節(jié)隨時間變化曲線。

7小結(jié)

通過機器人設(shè)計并仿真滿足本文要求設(shè)計。本次設(shè)計具有可行性，可以達到國內(nèi)領(lǐng)先。

參考文獻

[1]陳成，六自由度工業(yè)機器人虛擬設(shè)計及仿真分析[D]：南京信息工程大學(xué)，2013.

[2]王鴻鵬，楊云，劉景泰.高速移動機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.自動化與儀表，2011，26（12）：14.

[3]徐揚生，智能機器人引領(lǐng)高新技術(shù)發(fā)展，科學(xué)時報，2 010，（8）：1-4.