双平行四边形码垛机器人的运动学分析及功能研究.pdf

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1、2015年12月机床与液压Dec2015第43卷第23期MACHINETOOL1HYDRAULICSVol.43No.23DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2015.23.016双平行四边形码垛机器人的运动学分析及功能研究柳贺，万君，曾辉，刘蕾"安徽埃夫特智能装备有限公司蔡鹤皋院士工作站，安徽芜湖241009)摘要：针对四自由度平行四边形码垛机器人，提出了一种几何的运动学算法，该算法简单、计算量小、便于实时控制，并实现了码垛与拆踩的功能设计，满足实际工程中的需要。该算法已成功应用于公司生产的多款码垛

2、机器人产品，获得了满意的效果。关键词！码垛机器人；逆运动学；双平行四边形中图分类号：TP24文献标志码：A文章编号：1001-3881(2015)23-062-3KinematicsAnalysisandResearchforFunctionsofPalletizingRobotwithDoubleParallelogramLIUHe，WANJun，ZENGHui，LIULei(AcademicianStationofCAIHegao，AnhuiEfortIntelligentEquipmentCo.，Ltd.，WuhuA

3、nhui241009，China)Abstract:Aimingtothefourdegreeoffreedom(4-DOF)palletizingrobotwithdoubleparallelogram，ageometricalgorithmmethodforkinematicswaspresented.Thealgorithmissimple，theamountofcomputationsissmall，anditisMoreoverfunctionaldesignofpalletizingandremovingoft

4、hestampwereimplemented，whichThealgorithmwasappliedsuccessfullyinmanyproductsoftherobotsmanufacturedfromthecompany，whichobtainssatisfiedeffects.Keywords：Palletizingrobot；Inversekinematics；Doubleparallelogram補坝T仃四边形〇前言随着现代工业的发展，重载搬码垛运机器人的应用越来越广泛，结构设计不同，对于机器人运动学算法也不同

5、，但最终_相同，大多设计成4自由度的串联机器人，有些针对该4自由度机器人应用D-H法进行运动学求解，计算量相对比较大。主平行四边形文中以某公司生产的ER180机器人为研究对象，其结构由两组平行四边形组成。提出基于几何法的运动学分析方法，计算量小，便于实时控制，同时对运图1机器人三维模型动算法进行仿真并实际应用，完全满足要求。1机器人模型与坐标系的建立如图1所示，主平行四边形确定末端点位置，上臂的辅助平行四边形使末端执行器与水平面保持-个固定的姿态。驱动主平行四边形的电机被对称安装在转座上，其分别标为轴2、轴3,对应关节角度

6、为#和#;转座由一个电机驱动，记为轴1，对应关节角度为#。前3个关节确定腕部末端点的位置，在手抓处加装一个电机，转角记为#，用以对所操作工件进行旋转。坐标系如图2所示，其中全局坐标系为K—01H，简记为K系。各个关节为1，2,3,4系，工具坐标系为T系。图2机器人坐标系收稿日期：2014-09-30基金项目：安徽省工业机器人成套技术开发与应用项目支持（11Z0101010);国家科技部863计划（2014AA041601)作者简介：柳贺（1981—),男，硕士，高级工程师，研究方向为机器人运动控制、工业控制总线等。E-ma

7、il:liuhe@efort.com.cn。第23期柳贺等！双平行四边形码垛机器人的运动学分析及功能研究•63*2机器人运动学正解已知各个关节的转角，求得机器人工具端K的姿态和位置，即为机器人的正解。用坐标变换来描述为从。到T的变换。从图2可知，从。到1的变换矩阵为乂。依次类推2"、3"、4"。从而可以得到从0到4的坐标变换4"。从。到T的变换为T"=4"T"。即：其中:0"="(#)+"R(1T，H)"cos#-sin#00_sin#cos#00图4第二关节角#计算"(#)_0010从图3可以看出：_0001_"R(1T

8、)_[0Ttht1]#_arccos(~^T)(3)3码垛机器人运动学求解其中：2=已知末端的位姿，求得各个关节的转角就是机器2=K2P4_/(H4_〇)2+(/^42+142_1'人的逆运动学求解。采用几何法进行求解，过程2=KK。如下：另一个角度#为：通过T系和变换T"，可以求得腕部关节处4"的#_