崔茂齊

摘? 要：以RV-4FL型三菱垂直多關(guān)節(jié)6軸機器人為研究對象，以基于工業(yè)機器人的搬運系統(tǒng)為研究背景，采用D-H法建立運動模型，借助仿真軟件進行正、逆運動學(xué)研究與軌跡規(guī)劃，并在實際系統(tǒng)中進行驗證.通過操作軌跡與運動規(guī)劃的研究，為該類型機器人及相似運動系統(tǒng)的操作軌跡與運動規(guī)劃研究提供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人;RV-4FL;正、逆運動學(xué);軌跡規(guī)劃

中圖分類號：TH166;TP242 文獻標識碼： 文章編號：

在“中國制造2025計劃”和《機器人產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的推動下，我國傳統(tǒng)制造業(yè)向智能化方向轉(zhuǎn)型，機器人產(chǎn)業(yè)在搬運、焊接、注塑、噴涂、沖壓等領(lǐng)域飛速發(fā)展，部分領(lǐng)域已經(jīng)取得技術(shù)突破[1-2] 。但是，也必須承認，在機器人領(lǐng)域，我們和其他國家還存在一定差距，博采眾長，夯實基礎(chǔ)研究，我們還有很長的路要走。文章以RV-4FL型三菱垂直多關(guān)節(jié)6軸機器人為研究對象，以基于工業(yè)機器人的搬運系統(tǒng)為研究背景，采用D-H法建立運動模型，借助仿真軟件進行正、逆運動學(xué)進行研究與軌跡規(guī)劃，并在實際系統(tǒng)中進行驗證，為該類型機器人應(yīng)用技術(shù)人員提供理論和實踐參考。

1 工業(yè)機器人運動學(xué)分析

1.1 D-H坐標系建立

采用標準的D-H法確定坐標系，根據(jù)RV-4FL工業(yè)機器人技術(shù)資料確定相關(guān)參數(shù)：、、、。關(guān)節(jié)角，為繞著軸從到的角度。扭轉(zhuǎn)角， 為繞著軸從轉(zhuǎn)到的角度。桿長為沿著軸從移動到的距離。連桿距離，為沿著軸從到的距離[2-4]。RV-4FL工業(yè)機器人D-H參數(shù)如表1所示.

1.2 機器人的正運動學(xué)求解

依據(jù)轉(zhuǎn)動連桿坐標系的D-H變換法則，求出齊次轉(zhuǎn)換矩陣。將表1中RV-4FL工業(yè)機器人D-H參數(shù)代入矩陣，可以換算出機器人手臂到達的位置及姿態(tài)。

1.3 機器人的逆運動學(xué)求解

逆運動學(xué)分析通過給定的機器人終端位姿，求取各關(guān)節(jié)變量，稱為機器人逆運動學(xué)求解[3]。與正運動求解相比，正運動學(xué)方程的解唯一，而逆運動方程有多個解。但是，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)限制等多方面原因，部分逆解不能實現(xiàn)。另外，由于機器人動作的連續(xù)性，也使得兩個連續(xù)的逆解之間不允許突變，因此在實際工程中，往往可用的逆解很少。

2? 運動軌跡規(guī)劃與仿真

本系統(tǒng)中，首先確定起始位置和終點位置坐標，然后根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定相關(guān)中間位置，通過逆運動學(xué)求解驗證軌跡規(guī)劃是否合理、可行。目前采用較多是五次多項式插值算法。

根據(jù)已知參數(shù)和位置坐標，采用五次多項式方法，借助MATLAB的Robotics Toolbox工具箱進行仿真。

分析圖1可以得出如下結(jié)論，機器人各關(guān)節(jié)角速度和角加速度運行平滑無突變，運行軌跡不存在奇異點。

3? 結(jié)束語

文章對搬運系統(tǒng)中RV-4FRL搬運機器人的工作空間進行了分析，在此基礎(chǔ)上，通過采用五次多項式插值法對機器人運動軌跡進行了規(guī)劃，采用MATLAB仿真軟件進行了仿真，得到了機器人執(zhí)行運動時，各個關(guān)節(jié)的角度、速度及加速度曲線。相關(guān)數(shù)據(jù)在試驗平臺也通過了驗證，達到了預(yù)期的位姿。證明機器人可以根據(jù)預(yù)期規(guī)劃的軌跡運動，對今后相關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用提供了理論和實踐參考。

參考文獻：

[1]張岳甫.我國工業(yè)機器人技術(shù)現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017（03）：3-4.

[2]方海燕，劉小勇.機器人運動學(xué)模型中的參數(shù)選取[J].機械設(shè)計，2011，28（02）：46-49.