水平多关节机械手运动学分析与仿真.pdf

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1、第41卷第5期浙江工业大学学报Vo1．41No．52013年1O月JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY0ct．2O13水平多关节机械手运动学分析与仿真董辉，李林鑫(浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州310023)摘要：为了研究水平多关节喷涂机械手的运动轨迹规划及控制问题，利用常规的【)_H参数法推导出机械手的运动学方程，求解并分析了机械手的正、逆运动学问题．最后，利用MATIAB工具建立机械手仿真模型，针对具体的喷涂对象选取空间特征点，基于空间特征点并结合逆运动学分析结果，完成机械手

2、喷涂作业的轨迹规划与运动仿真．研究结果表明了机械手结构及参数设定的合理性，并验证了其运动学正、逆解的正确性，为后续的机械手控制的研究开发奠定了重要基础．关键词：五自由度；水平多关节；D-H法；运动学分析；轨迹仿真中图分类号：TH12；TP241．2文献标志码：A文章编号：1006—4303(2013)05—0562—05Kinematicsanalysisandsimulationofthehorizontalmulti-jointmanipulatorDONGHui，LILin—xin(CollegeofInformati

3、onEngineering，ZheiiangUniversityofTechnology，Hangzhou310023，China)Abstract：Aimingatrealizingthemotioncontrolandtrajectoryplanningofthehorizontalmulti—jointsprayingmanipulator，theI)_Hmethodisusedtobuildthemanipulatorkinematicmodelandkinematicequations，thentheforward

4、andinversekinematicproblemofthemanipulatorisanalyzedandsolved．Finally，theMATLABtoolswereusedtobuildasimulationmodelofthemanipulator．Accordingtothespacefeaturepointswhichwereselectedforthespecificsprayingobjectandtheresultofinversekinematicsanalysis，thetrajectorypla

5、nningandmotionsimulationofthesprayingoperationsofthemanipulatoriscompleted．Theresultsshowthatthemanipulatorstructureandparametersettingsarereasonable，andthecorrectnessofthesolutionofitsforwardandinversekinematicsisverified．Itwilllayanimportantfoundationforsubsequen

6、tresearchanddevelopmentofmanipulatorcontro1．Keywords：5-DOF；horizontalmulti-joint；D-Hmethod；kinematicsanalysis；trajectorysimulation随着机电技术不断的成熟，凸现了机械手作为低[1-23．该研究水平多关节喷涂机械手是一种可以在一种解决劳动力短缺现象的关键技术，已成为当今无人工干预下自动完成小物品平面喷涂作业的工业运动控制学科中的一个重要研究方向，对于机械手机械手．因此，在实现作业过程中，机械手是根据给

7、运动学分析的研究也是具有重要的理论意义和应用定的空间轨迹来完成喷涂任务，而机械手的运动轨价值。目前，国内外对于大型喷涂机械手的研究较迹是通过机械手的运动学分析并选取一系列合理的多，也有很多成熟的产品．国内生产大多是往复式喷空间特征点来确定的l3]．涂机，而国外已发展到软仿形喷涂系统，对于塑胶玩目前，机械手的运动学问题是国内外机构学研究具等小成品的喷涂机械手研究较少，商品化程度较的热点之一，运动学的研究主要包括正运动学分析和收稿日期：2012-09—25基金项目：浙江省重点创新团队计划项目(2009R5000715)作者简介：

8、董辉(1979)，男，浙江永康人，副教授，研究方向为嵌入式系统技术及应用，E-mail：hdong@zjut．edu．cn．第5期董辉，等：水平多关节机械手运动学分析与仿真·563·逆运动学分析两个方面．由于机械手是一个非线性、空间位置，完成喷涂作业．为了确定各连杆之间的相强耦合、多变量且