基于MATLAB的模块化机器人手臂运动学算法验证及运动仿真.pdf

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1、第30卷第6期2013年6月计算机应用研究ApplicationResearchofComputersV01．30No．6Jun2013基于MATLAB的模块化机器人手臂运动学算法验证及运动仿真木李宪华1，郭永存1，张军1，郭帅2(1．安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南23200l；2．上海大学CIMS＆机器人中心，上海200444)摘要：针对由模块化关节构成的六自由度串联机器人手臂，采用DH法对手臂的操作空间进行了描述，得到了正运动学模型；采用欧拉角表示手臂姿态，得到了包含六个参数的用于表示手臂位姿的完备广义坐标，并对欧拉角的几何关系进行了分析。针对solidWorks虽然实体建模简洁方便但

2、计算并非其强项的缺点，编写相应接口程序，将建立的手臂三维实体模型保留几何约束关系简化后导入MATLAB软件。基于MATLAB编写正逆运动学算法验证程序以及连杆驱动程序，实现了手臂的仿真运动。通过仿真，不仅更进一步验证了手臂正逆运动学解算的正确性，而且非常直观地看出手臂末端在空间中运行的路径以及各关节的动作情况。机器人手臂正逆运动学算法正确性的验证及运动仿真为手臂的精确定位及其路径规划提供了必要的保证。关键词：模块化；机器人手臂；正逆运动学；算法验证；运动仿真中图分类号：TP241文献标志码：A文章编号：1001．3695(2013)06一1682-03doi：10．3969以issn．1001

3、—3695．2013．06．020KinematicsalgorithmvalidationandmotionsimuIationofmodularrobota珊basedonMATLABUXian．hua‘，GUOYong．eunl，ZHANGJun‘，GU0Shuai2(1．Sc^00zD，胁c胁n池z胁inee一增，An^谢‰沁乃匆旷sc诸nce＆‰矗肋蛐，月№打mnA砒撕232001，吼i加；2．C删S&尺。栅ce吮r，．s施啦西踟i￡∞毋，鼹口馏^毹20D4“，璐im)Abstract：Aimingatthe6DOFmodularserialmbotanll，firstly，this

4、paperestablishedtheforwardkinematicsmodelof出erobot锄撕erusingDHmethodtodesc曲etheworkspace，itobtajneda铲oupofc啪讲etelygen唧1izedc00rdina￡esbyem—ployingEulerangletorepresentthepositionandorientation，andanalyzedthegeometricrelationshipoftheEulerangle．Secondly，forthepoorcomputingcapabilityofSolidWorkswithstr

5、ong3Dmodelbuildingabilitycomp盯edwithMA7IL氏B，itimponedtherobota瑚3DmodeltoMATIABfbmSolidWorksafterpmgra咖ingtheinte面cepmcedures．Atlast，notonlythecorrectionofforwardandinversekinematicsa190rithmswasvaJidated，butalsotllesimulationofaⅡnmovementwasa—chieved．Thatthekinematicscorrectnessverifieationandmotion

6、simulationprovidednecessarygu盯anteeforprecisepositio·ningandpathplanningofrobota瑚．Keywords：modularization；mbotarnl；forwardandinversekinematics；algorithmvalidation；motionsir叫lation0引言商用工业机械臂技术已很成熟，刚度大，定位也非常精确，但它却是以牺牲机械臂本体的重量为代价的⋯。此种手臂大多采用伺服控制器加运动控制卡的体系结构，由于引线非常多，当引线发生故障，易造成系统破坏和不良影响，而且系统封闭、开放性差，不利于系统

7、的开发与研究，更不利于多传感器信息与手臂系统的集成旧。J。设计家用服务机器人，应尽量减少机器人本体的重量，并且系统应是开放的，以便于多系统集成。而模块化可重构机器人∽岛。具有相同电气接口和机械接口，可根据不同的任务需求，选择不同的电机模块和杆件构成最合适的机器人结构，越来越受到工业机构和研究人员的关注。通过仿真能够很直观地监视机器人手臂各个部分的运动情况。corke一1基于MATLAB开发了机器人