基于VC﹢﹢6.0的机器人手臂运动仿真研究.pdf

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1、第26卷第1期2013年1月机电产品开崖与剀斩Developm朗t＆IIllloVationofMachinery＆ElectdcalPtoductsVOI．26．N0．1Jan。2013文章编号：1002—6673(加13)01_014埘3基于VC++6．0的机器人手臂运动仿真研究周哲丰(贵州大学机械工程学院，贵州贵阳550025)摘要：论文建立了一种使用Vc++和openGL图形库，可对机器人手臂进行三维动态运动学仿真的软件系统，分析了运动学建模方法。以一个三自由度机器人手臂为例，实现了三维图形仿真。关键词：机器人手臂；openGL；三维运

2、动仿真中图分类号：1P242文献标识码：Adoi：10．3969，j_issn．1002～6673．2013．01．006Simllla廿onofRoboticA珊Kinemati姻B舔edOnVC++6．0zHoUZhe—Fe啊(schoolofMech“calEngillee血gofGuizhouUnivers时，GuiyaIlgGuizhou550025，china)Ah舾Id：Tllispapcri11订oducesadlrce—diIlleIlsions曲“adonsofhⅣaresystemsu妃出lefora肌knemadcs，w

3、h主chh∞beendevelopedb嚣edonvC十+aIld0penGL聊llic砧m弘删spaperall越yzesaw町ofmeIllaticalmodeh昏mssyst锄reaHZesthree—dimensionsimuhdonasexmpleasa山reede掣陀esoffkedomrobodca眦．1【eywords：血erobodc捌ml；openGL；three～dimensionsiIn血廿on0引言虚拟样机、计算机仿真和科学可视化。是近年来计算机仿真领域的三大热门技术。而这三大热门技术的核心均是三维图形的显示与交互。其

4、中机器人三维运动仿真技术在机器人的研究与应用中发挥着重要的作用11】。机器人技术是现阶段的一种前沿技术．它被认为是未来科学技术发展的方向之一。工业机器人是一种集人工智能、电子通信、计算机、机械制造等先进技术于一体的自动化装备。广泛应用于现代化生产中的自动化生产线上，很大程度地提高了生产效率。机器入的一个重要特点是灵活性．主要表现在机器人手臂运动的灵活性。若要实现机器人手臂的运动，必须得考虑机器人手臂末端执行部件相对于基础坐标系的空间描述，也就是研究机器人运动的运动学问题翻。本文首先介绍了三自由度机器人手臂连杆坐标系的建立．然后对连杆用De。n撕

5、t—Hanenberg参数法进行描述，并使用VC++6．O和0penGL编程建立一个可以确定机器人手臂末端位姿坐标的仿真软件系统。这对机器人运动的进一步研究奠定了基础。修稿日期：2012—11—20作者简介：周哲丰(1987一)，男，浙江省丽水市遂昌县人，硕士研究生。研究方向：机城电子工程技术。141机器人手臂建模数学模型是仿真的基础，数学模型建立的准确性直接影响到能否把仿真对象模拟出来。运动学的建模任务是主要是完成对机器人手臂位姿描述和坐标变换的分析。机器人的每根连杆都可以用四个参数来描述，其中两个参数舶和aj用于描述连杆本身的特征，其数值大

6、小是由zH和zi两轴之间的距离和夹角来决定的。另外两个参数d；和ei用于描述连杆之间的连接关系，其数值的大小是由x。和xi两轴之间的距离和夹角来决定的。运动学数学模型的建立过程为：首先用D—H参数法建立坐标系，建立机器人手臂各杆的坐标系，确定参数凰。、巩和连杆参数dj、e；，确立相邻杆件坐标系间的齐次坐标变换矩阵：连杆图1转动关节连杆D_H坐标系建立示意图·开发与创新·Ti=Rot(z，0i)Trans(0，0，di)Tms(4，0，0)Rot(x，ai)Ti=cosoi—sin0．cos仪isinoicoseicosqiOsind，0Osin

7、oi—cosoicosaiCOS0【；0aicos0。aisinoidi1其次建立机器人手臂正、逆运动学方程。设工件工作时的参考坐标系为基坐标系．建立矩阵方程：166文aa墨a矗庐凡0xny0ynzoz0O巩pIaynazpz0l方程右端为末端执行器的位姿矩阵。若已知机器人手臂各关节变量，则可以解出末端执行器的位姿矩阵。为运动学正解；反之为运动学逆解过程。2仿真实例0penGL是一个三维图形库，是一与硬件无关的编程接口，可在很多不同的平台上得以实现。它作为一种三维工具软件包在交互式三维图形建模能力和编程具有不可比拟的优势，可以灵活方便地实现二维

8、和三维的高级图形技术。由于其强大的图形功能和跨平台能力，已经成为事实上的图形标准，广泛应用于科学可视化、实体造型、CAD／CAM、模拟仿真等诸多领域【