基于robcad工业机器人规划途径仿真的实现

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1、基于ROBCAD工业机器人规划途径仿真的实现第一章引言1.1选题的背景及意义工业机器人广泛应用在各个领域，对它研究的重要性日益凸显，随着工业机器人的应用，技术工人摆脱了繁重、危险的体力工作。特别是在高温、危险、有害的作业环境，可用机器人代替人进行工作，机器人既可以简单地变化所进行的作业，又能按照工作状况的变化相应地进行工作。伴随着工业机器人技术的迅速发展，工业机器人对工厂现场生产、太空探索、海洋研宄和人类日常生活产生了巨大影响。由于工业机器人技术的迅猛发展，工业机器人己经成为高效工业生产中不可缺少的工具。但是在工业机器人的研发、试验、现场运行等阶段中经常发生一些棘手的问题，而这

2、些问题必须解决才能保证机器人的安全投入使用。例如工业机器人工作空间规划、路径规划、可达性和干涉等。机器人领域的专家对机器人技术长时间的研究发现仿真技术能够比较好地解决遇到的这些问题。机器人仿真技术有很多优越性⑴：(1)通用性：利用计算机建立的模型具有通用性，可以表示真实的机器人系统；(2)柔性：利用计算机建立的机器人模型是柔性的，在更换机器人参数和机器人系统模型时操作简单容易。(3)费用低：在建立机器人实际系统之前，利用机器人仿真技术得到实际机器人系统的信息，大大减少成本。(4)整体性：在机器人仿真系统中，工程师可以对整个机器人系统进行研发，还可以在仿真环境中更改机器人的操作环

3、境、机器人工作信息、机器人的工作参数等。1.2工业机器人概述工业机器人是机器人的一种，是指在工业应用中的具有多个自由度的机器人或机械手。工业机器人由机械本体、控制器、伺服驱动系统和传感器构成，是一种能自动控制的、可进行仿人操作、能重复编写程序、多功能的、多用途的操作机，能进行搬运物料、燥接、码躲和装配等，用以完成各种作业的自动化设备，可应用在多个品种、批量不固定的生产线上。工业机器人的安装位置可以被固定在某一个地方，也可以安装在进行往复运动的小车上，如七轴机器人【2】。工业机器人己经在国内外大中小型企业中广泛应用，它减少了对人力的需求，而且使产品的质量更高，产量更大。随着技术的

4、改进，工业机器人的应用对生产力的发展有着跨时代的意义。由于工业机器人仿真技术在研究中的重要性，国外从20世纪70年代就开始研宄工业机器人的仿真技术。为了更好地研宄工业机器人，大部分机器人技术研宄所都安装机器人仿真软件系统，这些仿真系统在研究中起了十分重要的作用[3]。..第二章工业机器人运动学2.1工业机器人的运动学概述目前，国内大部分的、机器人仿真技术都是对现有的软件进行二次开发。虽然我国机器人技术和国外有一定差距，但也在逐步发展中取得进步。清华大学的THROBSM和PCROBSM仿真系统THROBSM机器人仿真系统，主要是对机器人的动力学和控制进行仿真，该系统主要特点是研宄

5、不同的机器人控制策略和对机器人的运动轨迹进行规划。PCROBSM微机机器人仿真系统的主要特点是具有丰富的机器人轨迹规划算法和控制算法。该系统为机器人的轨迹规划和控制算法研宄带来了便利条件。华北电力大学机器人仿真的通用试验平台华北电力大学的仿真试验平台是将VC++6.0，MATLAB和OPENGL综合运用。根据软件不同的特点，利用三种软件的各自优势，加快开发速度，扩大程序功能的实现等，迈出了机器人仿真系统开发领域重要一步。串联机器人指由多个关节连接在一起的杆件组成的开链型空间连杆机构并有多个自由度。开链的一端固定在机座上，另一端为机器人的手部，中间由一些杆件（刚体）用活动关节串接

6、而成，常用的活动关节多为移动关节或转动关节。机器人运动学研究的是各运动杆件关节的运动与机器人手部空间的位置、姿态之间的关系。齐次变换可以用来描述坐标系间的相对位置和姿态，在这里位置和姿态简称为位姿。由于齐次变换能够描述各连杆间的关系，还有直观的几何意义，所以机器人的运动学问题经常使用齐次变换来解决，齐次变换是机器人运动控制一个重要的分析方法。..2.2ABBIRB6640型工业机器人运动学建模本文使用的工业机器人是瑞士ABB公司生产IRB6640型工业机器人，它是一种6自由度的关节型机器人，高生产效率，紧凑型设计，维护保养简单，使IRB6640成为可应用于多种领域的最佳机器人。

7、1RB6640型工业机器人更长的上臂配合多种手腕形式使RB6640能够适应多种工艺过程。手臂可向后弯曲到底，大大扩展了工作范围。主要应用于物料搬运、机床管理、点傳。MATLAB软件的RoboticsToolbox是一个国外研究团队开发的机器人工具箱。在RoboticsToolbox中，能够创建机器人模型，并对机器人进行正逆运动学、正逆动力学求解和轨迹规划仿真。利用仿真结果能够规划机器人的运动路径，验证创建的机器人模型是否正确，获得所需要的数据等，还可根据实际的机器人更改参数。..第三章工业机