机器人机械臂动力学仿真研究.pdf

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1、文章编号：1006—9348(2016)12—0346一06机器人机械臂动力学仿真研究宛云龙1，许红霞1’2’3(1．北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100022；2．数字社区教育部工程研究中心，北京100124；3．城市轨道交通北京实验室，北京100124)摘要：针对传统机器人机械臂动力学仿真存在效率低和实时性差的问题，提出一种基于ODE的机器人机械臂动力学仿真方法。通过建立机械臂D—H坐标系，得到了正运动学模型；利用欧几里得范数进行机械臂逆运动学计算；使用开源刚体动力学引擎ODE完成机械臂动力学计算。将机械臂三维模型导人OpenInvent

2、or，并建立机械臂的三维仿真平台。通过仿真表明，利用ODE对机器人机械臂动力学仿真，计算效率高，不仅可实现机械臂的实时控制，而且能绘制动力学参数跟踪曲线图。实验证明了上述方法有效，为机器人机械臂实时动态性能优化提供了科学依据。关键词：机械臂；正逆运动学；动力学计算中围分类号：TP242文献标识码：BResearchonDynamicsSimulationofRobotManipulatorWANYun—lon91．XUHong—xial'2'3(1．CollegeofElectronicInformationandControlEngineering，

3、BeijingUniversityofTechnology，Beijing100022，China；2．EngineeringResearchCenterofDigitalCommunity，MinistryofEducation，Beijing100124，China；3．BeijingLaboratoryForUrbanMassTransit，Beijing100124，China)ABSTRACT：Aimingatthetraditionalrobotmanipulatordynamicssimulationproblemsofloweffici

4、encyandbadreal—time，amethodofrobotmanipulatordynamicssimulationbasedonODEispresented．Atfirst，theD—Hcoordi—natesystemofmanipulatorisestablished，andthekinematicsmodelisobtained．Secondly，thecalculationofmanip-ulatorinversekinematicsiscarriedoutbyEuclideannornl．Thirdly，manipulatordy

5、namicscalculationiscompletedbyopen—sourcedynamicsengineODE．Finally，the3DmodelofrobotmanipulatorisimportedintoOpenInventor，andthe3Dsimulationplatformofmanipulatorissetup．Thesimulationresultshowsthatthemethodmentionedabovewithhighcomputingefficiency，notonlycanrealizethereal—timeco

6、ntrolofrobotmanipulator，butalsocandrawthetrackingcurvesofdynamicsparameters．Thesimulationprovesthatthismethodiseffectiveandcanbeappliedtoreal—timedynamicsimulationofrobotmanipulator．KEYWORBS：Manipulator；Forwardandinversekinematics；Dynamicscalculation1引言在现代工业生产中，机器人机械臂得到了广泛的应用。机械

7、臂的动力学仿真，可以真实模拟机械臂运动过程中各部件的相互作用。对机械臂的设计、动力学优化以及实时控制具有重要意义。基金项目：国家重点实验室基金(2012afdl040)收稿日期：2016—02—20修回日期：2016-02—25---——346—．———目前机械臂动力学仿真的方法主要分为如下几类：第一种方法，在Matlab环境下编写程序并进行机械臂动力学仿真。鲁墨武等¨o利用Matlab编写了机器人动力学正问题和逆问题的求解函数，并利用Matlab开发了机器人的三维模型和动力学仿真平台。黄玉钏等旧1利用拉格朗日动力学方程建立了动力学模型并利用Manab

8、的simulink工具箱进行了仿真。第二种方法，利用商业软件Adams进行机械臂动力学仿真研究