串聯(lián)六自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真與控制系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、隨著企業(yè)用工成本的不斷提高，在人力資源越來越緊張的環(huán)境下，如何降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，提高企業(yè)競爭力逐漸成為了各個(gè)企業(yè)所關(guān)心的問題。制造業(yè)也是如此，工業(yè)機(jī)器人以其高效率、高精度、少人化或無人化等優(yōu)點(diǎn)漸漸占據(jù)各個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場，成為企業(yè)提高市場競爭力的重要手段。
　　機(jī)器人系統(tǒng)從控制的觀點(diǎn)來看，是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)藕合系統(tǒng)，該數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性和非線性是很明顯的。相比于傳統(tǒng)的機(jī)器人設(shè)計(jì)方法，需要先制作出物理樣機(jī)，然后再對(duì)它的性能進(jìn)行反

2、復(fù)測試比較，然后才能加以改進(jìn)。這樣做不僅是難以有效地提高機(jī)器人的性能，而且還會(huì)花費(fèi)大量的資源，人力和時(shí)間。而利用虛擬樣機(jī)技術(shù)來研究和開發(fā)機(jī)器人，在計(jì)算機(jī)中對(duì)它的參數(shù)化模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制系統(tǒng)的仿真，并可以方便且直觀地觀察并分析出機(jī)器人的虛擬模型的優(yōu)劣，進(jìn)而對(duì)它們的性能進(jìn)行分析和改進(jìn)。這樣便找到了一條更為簡單的提高機(jī)器人的開發(fā)效率，降低研發(fā)成本的道路。
　　本文主要對(duì)于串聯(lián)六自由度機(jī)器人（以HA006型工業(yè)機(jī)器人為例）的運(yùn)動(dòng)

3、學(xué)進(jìn)行了仿真和控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。對(duì)于HA006型機(jī)器人，討論了機(jī)器人的位置和姿態(tài)表示方法。采用四參數(shù)的方法，利用齊次變換矩陣，構(gòu)建了HA006型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。研究了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和反解，并分析求解了它的雅可比矩陣，并對(duì)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程和可達(dá)空間進(jìn)行了初步研究。
　　在計(jì)算機(jī)中，觀察并分析HA006型工業(yè)機(jī)器人的虛擬模型，進(jìn)而對(duì)它的性能進(jìn)行分析和改進(jìn)?？梢郧宄嘏卸C(jī)器人運(yùn)動(dòng)方案是合理的，通過圖像，看到所設(shè)計(jì)的軌

4、跡規(guī)劃和控制算法的可行性，這使得工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)效率得到了極大的提高。
　　簡單介紹了基于MATLAB軟件平臺(tái)的RoboticsToolbox機(jī)器人工具箱的特點(diǎn)。并且在這個(gè)工具箱的平臺(tái)下，完成了對(duì)于HA006型工業(yè)機(jī)器人的模型的構(gòu)建，并對(duì)它進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解的仿真計(jì)算。
　　針對(duì)串聯(lián)機(jī)器人（以HA006型工業(yè)機(jī)器人為例）運(yùn)動(dòng)的軌跡進(jìn)行規(guī)劃。首先，利用Solidworks軟件平臺(tái)建立起機(jī)器人的實(shí)體的模型，然后再以運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的推導(dǎo)

5、公式為依據(jù)，利用MATLAB平臺(tái)的機(jī)器人工具箱進(jìn)行了模擬仿真和分析，顯示出運(yùn)動(dòng)過程的實(shí)時(shí)情況，在這一過程中得到了許多有用的曲線的參數(shù)數(shù)據(jù)，為了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的條件，達(dá)到良好的要求創(chuàng)造了條件。
　　介紹了應(yīng)用ADAMS仿真軟件，并且以HA006型機(jī)器人為例，對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析。由于ADAMS軟件較難建立精確、復(fù)雜的實(shí)體三維模型，而這往往可以影響到仿真分析的準(zhǔn)確性。因此，為了可以比ADAMS軟件更為準(zhǔn)確形象地建立起機(jī)器人模型

6、，可以利用Solidworks平臺(tái)來建立HA006型工業(yè)機(jī)器人的模型。并把它導(dǎo)入到ADAMS平臺(tái)中完成對(duì)它的特性的修改，并用ADAMS平臺(tái)作了一個(gè)較為簡單的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。
　　使用了ADAMS和MATLAB這兩個(gè)軟件，對(duì)HA006型機(jī)器人的聯(lián)合控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。計(jì)算分析功能強(qiáng)大的MATLAB軟件，能夠迅速和容易地建立一個(gè)控制系統(tǒng)的模型。這兩個(gè)軟件的聯(lián)合使用，可以把機(jī)器人的機(jī)械部分和控制部分的仿真結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了較為真實(shí)的工業(yè)機(jī)