一种6自由度装校机器人工作空间分析.pdf

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1、·机械研究与应用·2013年第6期(第26卷，总第128期)研究与分析一种6自由度装校机器人工作空间分析李诚(重庆工程职业技术学院，重庆400037)摘要：针对侧送模块作业特点和装校环境的要求，提出一种结构紧凑具有6自由度的装校机器人。应用D-H法建立机器人各连杆参考坐标系获得D—H参数，并求出机器人的运动学正解。基于随机概率的蒙特卡洛方法，运用MATLAB软件编程，代入求得的位置方程得到整个机器人末端的三维工作空间图。结果分析表明装校机器人工作空间满足装校作业要求，为进一步研究机器人动力学、轨迹规划及实时控制等奠定了理论基础。关键词：装

2、校机器人；运动学；工作空间；蒙特卡洛方法中图分类号：TP242．3文献标志码：A文章编号：1007—4414(2013)06-0031—03TheKinematicsandWorkspaceAnalysisofa6-DOFInstalling-CalibratingRobotLICheng(ChongqingVocationalInstituteofEngineering，Chongqing400037，China)Abstract：Accordingtotheworkingcharacteristicsandinstallmentenv

3、ironmentsofmodules，acompactinstalling—calibratingrobotwith6-DOFwasdesigned．UsingD-Hmethods，coordinatesystemsofjointsaresetup，andD-Hparametersareob—tained．Thentheforwardkinematicsolutionarederived．BasedonarandomprobabilityoftheMonteCarlomethod，andusingMATLABsoftware，therob

4、otSworkspaceimpactisgot．Theresearchresultshaveprovedthatthedesignedconfigurationcansatisfytheneedsofinstallmentaction，whichwillprovideatheoreticalreferencefortherobott阳jectoryplanning，dynamicanal—ysisandonlinereal-timecalculation．Keywords：installing—calibratingrobot；kinem

5、aticanalysis；workspace；MonteCarlomethod1机构构建机器人运动学分析是性能分析和动力学分析的基础，对一个新型机构来说，运动学分析是机构分析的前提和基础，是机器人机构设计的首要任务j。通过对装校机器人的作业环境、作业对象和作业全流程进行分析，机构应具有工作空间范围大、承载能力好、刚度高、结构和控制简单、耦合程度低等特点。据上述要求，构建出一种功能完备、结构合理、避障性好，满足多种侧送光学模块装校作业要求具有6自由度的串联机构形式装校机器人，如图1、2所示。图26自由度装校机器人机构简图．立挫该机器人主要由

6、立柱、升降台、侧送支架、摇臂和2．升降台调节机构等五大部件组成。其主体部件立柱垂直于3．侧送支架4．摇臂机构底座，立柱内两侧安装有垂直升降用的直线导5．调节机构轨；升降台垂直面上安装有两根侧送导轨，为了尽可能增加侧送位移，在确保结构安全的前提下每根侧送导轨上只安装了一个运动滑块；侧送支架通过转动副与一固定长度的摇臂相连，摇臂另一端与末端执行器图16自由度装校机器人结构图连接。装校机器人作业方式以垂直方向的提升和水平面内的侧向运动为主。升降机构、侧送机构、摇臂收稿日期：2013—10—09基金项目：重庆市煤矿安全生产科技项目(编号：2013

7、—09)作者简介：李诚(1972一)，男，河南焦作人，工程师，博士，主要从事机械设计及机电一体化技术方面的研究工作。·31·研究与分析2013年第6期(第26卷，总第128期)·杌械研究与应用·决定了模块的位置，使模块能够沿、y方向移动和P=d4+d1绕z轴旋转一定角度；调节机构的作用是对模块的其中，S=sin(0)，C=COS(0)，i=1，2，⋯，6。姿态进行微调，使模块能够绕、】，、z轴旋转一定角将。右乘以，就得到工具端部和基座之间的度，类似于人的手腕。总变换。。2运动学正解aP机器人的正运动学问题是已知机器人各个关节aPy(3)的

8、参数，求末端执行器的位置和姿态。对其正运动学a：P方程的研究可以准确描述机器人各个杆件的位置、方01向及位移之间的关系，为机器人的运动控制提供分析式(3)中：的手段和方法，也是建立动力学方程和