基于MATLAB的6自由度工业机器人仿真研究
基于MATLAB的无人机六自由度仿真与研究
2. 1 Simulink BlockSet 建模
MATLAB 6. 5 提供 了航空宇 航模块 Aerospace
Bl ockset , 它是用于在 Simulink 中进行航空航天飞行
器建模、集成与仿真的模块。Aerospace Blockset 将航
空航天领域通用的标准模块在 Simul ink 环境下进行
1 模型的建立 把气动布局、结构参数和发动机性能已经确定的
无人机作为被控对象, 设计一个能完成自主飞行任务 的控制器是飞行控制系统研制的任务, 而在飞行控制 系统的仿真试验中则需以数学模型代替实物完成系统
的闭环控制, 因此无人机飞行动力学特性的数学模型 成了整个控制律设计工作中最重要的部分。
无人机的数学模型可采用式( 1) 所示的微分方程 来描述, 其中状态量 x = [ Vt , A, B, U, H, 7 , p , q, r , P e, P n , h] , Vt、A、B、U、H、7 、p 、q、r、P e、P n 、h 分 别表示无人机的真空速、迎角、侧滑角、滚转角、俯
基于MATLAB的六自由度工业机器人运动分析及仿真
代入正方程求 解位姿矩阵 给定各个 关节转角
图 4 正运动学方程验证流程图
给各个关节赋值θ 1=π /2，θ 2=-π /3，θ 3=-π /4，θ 4=π /3，θ 5=π /6，θ 6=-π /4 带入 公式，由 MATLAB 得
0.5 0.8 0.4 5.15 0.2 0.4 0.9 124.52 T1T2T3T4T5T6 0.8 0.5 0 135.67 0 0 1 0
p y s1 c23c4s5d 6 a3 s23c5d 6 d 4 a2 c2 c1s4s5d 6 a1s1
p z s23c4s5d 6 a3 c23c5d 6 d 4 a2 s2 d1
其中
ci cos i si sin i cij cos i j sij sin i j
3 运动学方程建立 3. 1 运动学正解 运动学正解是指由机器人的各个关节的旋转角度位姿变换矩阵求解机器人末端执行器 的位姿，进而实现关节空间到笛卡尔坐标空间的转换。相邻连杆齐次变换矩阵为：
Ti Rot ( z, i )Trans(0,0, d i )Trans(a i ,0,0) Rot ( x, i ) cos i sin i 0 0 a i cos i a i sin i di (1) 0 0 1 T1 描述了第一根连杆相对于某个坐标系 ( 如机身) 的位姿，T2 描述了第二根连杆相对 sin i cos i cos i cos i sin i sin i sin i cos i sin i cos i
图 1FANUC ARC mate 100 机器人三维模型
基于Matlab的六足机器人优化设计仿真
基于Matlab的六足机器人优化设计仿真王伟伟;陈锋【摘要】The hexapod robots are highly integrated electromechanical bionic systems, whose dynamic performance is determined by the structure system and the control system. In order to improve the overall dynamic performance of the hexapod robots, the integration of optimized design of the hexapod robot is needed. Design variables, constraints and objective functions involved in the optimization process are discussed based on the geometric characteristics; the integrated optimization model of hexapod robot systems is built. With examples, comparative analysis of simulation results is done. Simulation results illustrate that integrated design can get better dynamic performance for the hexapod robot system.%六足机器人是机电高度集成的仿生系统，它的动态性能由其结构系统与控制系统一起决定。
为了提高六足机器人整体的动态性能，对六足机器人进行集成优化设计。
描述六足机器人系统的结构；根据六足机器人机构的几何特征，讨论在优化过程中涉及到的设计变量、约束方程以及目标函数；对六足机器人系统进行集成优化建模。
基于MATLAB的六自由度工业机器人运动分析和仿真
表 1 mate 机器人 D-H 参数
连杆 i
ai/mm
α i/(°)
di/mm
θ i/(°) 关节范围/(°)
1
210
-90
697
θ1
-165~165
2
600
0
0
θ2
-105~135
3
99
-90
0
θ3
-145~180
4
0
90
548
θ4
-190~190
5
0
-90
0
θ5
-140~140
6
0
0
119
θ6
ox c1 c23c4c5s6 s4c6 s23s5s6 s1s4c5s6 c4c6
oy s1 c23c4c5s6 s4c6 s23s5s6 c1s4c5s6 c4c6
oz s23c4c5s6 s4c6 s23s5s6
ax c1c23c4s5 s23c5 s1s4s5
ay s1c23c4s5 s23c5 s1s4s5
J4 J3
参数法建立坐标系，求出连杆之间的位姿矩阵，建
立工业机器人运动学方程。并在 MATLAB 环境下， 利用 RoboticsToolbox 进行建模仿真。
J6
J5
J2
2 FANUC ARC mate100 D-H 坐标系的建立 mate100
是 FANUC 公司生产的 6 自由度工业机器人，包括底
其中
ci cosi si sini cij cos i j sij sin i j
3. 2 运动学逆解 上述建立了 mate100 机器人的正运动学方程，给定各个关节的旋转角度就可以求出末
基于MATLAB的六自由度机械手的运动分析与仿真
第56卷 第7期Vol. 56 No. 72018年7月July 2018农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2018.07.016基于MATLAB的六自由度机械手的运动分析与仿真吕美凤,钱玮（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）[摘要] 针对串联六自由度机器手的仿真运动轨迹，根据DH参数法求解出机器人末端执行器的位姿矩阵表达式，求解出机械手运动的正逆解，对于多解问题给出优选函数。
使用MATLAB Toolbox建立机械手运动模型模拟机械手的运动过程，验证机械手正逆运动学的正确性，为后续的分析、控制、优化提供运动学参考。
[关键词] 机械手；六自由度；MATLAB机器人工具箱；正逆运动学[中图分类号] TP241.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2018)07-0067-03Kinematic Analysis and Simulation of 6-DOF of Manipulator Based on MATLABLü Meifeng, Qian Wei(School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China) [Abstract] This paper focuses on 6-DOF manipulator. According to DH parameter method, the end effector’s pose matrix expression of robots and the positive and inverse solutions of manipulator motion were figured out. As for multiple solution problems, the preferred function was proposed. Moreover, the manipulator movement model was established in MATLAB Toolbox to simulate the manipulator movement process, and to verify the correctness of positive and inverse kinematics of manipulator, as well as provide kinematics reference for follow-up analysis, motion control and optimization.[Key words] manipulator; 6-DOF; MATLAB Toolbox; positive and inverse kinematics0 引言随着科技发展的日新月异，工业机器人将在未来的制造中渗透到更广泛的领域[1]。
基于MATLAB的六自由度机械臂运动仿真分析
JOURNAL OF YULIN UNIVERSITY
榆 林 学 院 学 报
Mar. 2017 Vol.27 No.2
基 于 MATLAB的六自由度机械臂运动仿真分析
王春宋， 夏尔冬
(三明学院机电工程学院， 福 建 三 明 365004) 摘 要 ： 以某六自由度机械臂为研究对象， 利 用 PRO/ E 建立其三维建模。分 析 了 机 械 臂 的 D - H 坐标 参数、 运动学以及雅克比矩阵， 借 助 MATLAB软件构建机械臂模型。仿真分析机械臂在直角坐标系与 关节坐标系下的轨迹规划。仿真实验表明， 机械臂手部末端的运动轨迹平稳且没有跳跃点， 并且在插补 过程中， 每个关节的角位移， 角速度和角加速度的变化十分连贯、 勾速没有任何跳跃点， 该机械臂设计合 理。 关键 词 ： 机械臂； 运动学； MATLAB;轨迹规划 中图分类号 : TP2 4 2 文献标志码 : A 文章编号 =1008 -3871(2017)02 -0011 -04 DOI： 10. 16752/j .cnki.jylu.2017.02.004 近年来， 随着自动化制造的发展， 对机械臂的要 求越来越高， 许多学者也对其进行了各方面的研 究 [14]。对于工业机械臂而言， 其研究重点在于如 何保证按照要求快速平稳的运行， 运行轨迹、 速度和 加速度没有跳跃， 这就要求在设计机械臂时必须对 其进行一定的验证分析。 因 此 本 文 利 用 PR〇/E [3]建立了某六自由度机 械臂三维模型， 对机 械 臂 的 D - H 坐标参数、 运动学 以及雅克比矩阵进行了分析， 借 助 MATLAB软件的 机器人工具箱构建机械臂模型。研究了机械臂在直 角坐标系下的直线插补轨迹与关节坐标下的曲线插 补轨迹， 通过仿真结果来校验所设计机械的合理性， 具有一定的研究意义。 1 机械臂三维模型的建立 4 利 用 PR0/ E 设计的六自由度机械臂的机械本 体机 构 如 图 1 所示。末端执行器主要具有俯仰运动 功能， 其中黄色部件起到连接末端执行器和小臂部 (黑色部件） 的作用， 同时还实现垂直于小臂部方向 的旋转运动;小臂部与呈 H 形的上臂部之间可以实 现一个上下的俯仰运动， 而 呈 H 形的上臂部与上立 柱之间亦可以实现一个上下的俯仰运动； 上立柱与 底座之间实现上下的移动运动， 同时还可以实现一 个上立柱绕圆心转动的运动。因此， 该机械臂一共
MATLAB机器人仿真程序
MATLAB机器人仿真程序随着机器人技术的不断发展，机器人仿真技术变得越来越重要。
MATLAB是一款强大的数学计算软件，也被广泛应用于机器人仿真领域。
本文将介绍MATLAB在机器人仿真程序中的应用。
一、MATLAB简介MATLAB是MathWorks公司开发的一款商业数学软件，主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算等。
MATLAB具有丰富的工具箱，包括信号处理、控制系统、神经网络、图像处理等，可以方便地实现各种复杂的计算和分析。
二、MATLAB机器人仿真程序在机器人仿真领域，MATLAB可以通过Robotics System Toolbox实现各种机器人的仿真。
该工具箱包含了机器人运动学、动力学、控制等方面的函数库，可以方便地实现机器人的建模、控制和可视化。
下面是一个简单的MATLAB机器人仿真程序示例：1、建立机器人模型首先需要定义机器人的几何参数、连杆长度、质量等参数，并使用Robotics System Toolbox中的函数建立机器人的运动学模型。
例如，可以使用robotics.RigidBodyTree函数来建立机器人的刚体模型。
2、机器人运动学仿真在建立机器人模型后，可以使用Robotics System Toolbox中的函数进行机器人的运动学仿真。
例如，可以使用robotics.Kinematics函数计算机器人的位姿，并使用robotics.Plot函数将机器人的运动轨迹可视化。
3、机器人动力学仿真除了运动学仿真外，还可以使用Robotics System Toolbox中的函数进行机器人的动力学仿真。
例如，可以使用robotics.Dynamic函数计算机器人在给定速度下的加速度和力矩，并使用robotics.Plot函数将机器人的运动轨迹可视化。
4、机器人控制仿真可以使用Robotics System Toolbox中的函数进行机器人的控制仿真。
例如，可以使用robotics.Controller函数设计机器人的控制器，并使用robotics.Plot函数将机器人的运动轨迹可视化。
基于MATLAB的六轴工业机械手运动学分析与仿真研究
基于MATLAB的六轴工业机械手运动学分析与仿真研究以六轴工业机械手为研究对象，应用标准的参数法建立机器人各杆件坐标系，并根据坐标系之间的齐次变换关系建立运动学方程，从而得出正解。
该机械手后3个关节为旋转关节，且在腕中心点解耦，故用代数法计算得出逆解。
基于MATLAB Robotics Toolbox工具箱，构建该机械手的三维模型图，依据关节空间、笛卡尔空间的转换关系，应用FKINE、IKINE函数对该机械手进行正、逆运动学问题进行仿真。
仿真结果验证了所开发的正逆运动学算法的正确性且所建模型能快速地进行正逆解求解，有效地获得机器人的关节角、位姿等运动参数，这对于进一步系统研究该六轴工业机器人的轨迹规划提供了数据保障和理论分析依据。
标签：六轴工业机械手MATLAB 运动学机器人工具箱0.引言工业机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能、多自由度机械手，可用来搬运、码垛等[1]。
随着“中国制造”向“中国智造”升级，六轴工业机器人逐渐取代产线工人被应用到生产中，解决劳动力短缺和劳动力成本增长问题，尤其是在珠三角制造行业中大规模应用，诸如家电、汽配、电子信息、食品等诸多行业。
但与此同时，为了满足更加复杂的产线作业和更加快速的生产节奏，对其性能指标的要求也越来越高，因此，对机器人的运动学进行深入研究从而提高精度等关键指标，在生产实践中有极其重大的意义[2]。
针对六自由度串联工业机器人，本文分析其运动学正逆解问题，实质是实现关节空间下的关节角和笛卡尔空间下的位姿转换。
在MATLAB Robotics toolbox 中，先用Drivebot（）函数构建机器人模型，再应用FKINE、IKINE函数对该机械手进行正、逆运动学问题仿真分析，从而对开发的正逆运动学算法进行仿真验证[3]。
1.运动学模型本文研究的六轴工业机械手，共有6个旋转关节，主要用于搬运和码垛。
参数法是用一系列坐标系来描述一个串联的链式机械臂的方法，具体为用扭角、杆长、偏距和转角这四个参数来唯一确定各相邻杆件的位置和姿态，从而描述此刻机械手的位形[4]。
六自由度工业机器人的建模与仿真研究共3篇
六自由度工业机器人的建模与仿真研究共3篇六自由度工业机器人的建模与仿真研究1六自由度工业机器人的建模与仿真研究随着工业自动化的不断发展，工业机器人已经成为工厂中不可或缺的重要设备之一。
其中，六自由度工业机器人因其具有灵活性强、运动范围广等优点而得到广泛应用。
因此，对于六自由度工业机器人的建模和仿真研究具有非常重要的意义。
一、六自由度工业机器人的概述六自由度工业机器人是指具有6个自由度的工业机器人，通常由机身、驱动器和控制器组成。
其中，机身由臂、手和手腕组成，可根据任务需求进行操作或载物。
驱动器是机身各部分的驱动器件，常用的驱动器有电机、气缸等。
控制器是控制机器人的核心部分，可完成运动的规划、控制和反馈等。
二、六自由度工业机器人的建模六自由度工业机器人的建模是建立机器人的数学模型，目的是为了分析机器人的运动规律和控制过程，同时也是设计自动控制器的重要基础。
1. 正向运动学模型正向运动学模型是指将机器人的变量作为输入，根据手臂各段的长度和角度、各关节的偏转角度等信息，计算机器人的末端位置、姿态等信息的模型。
这个模型对机器人的分析非常重要，因为它可以方便地解决机器人的直观显示、位置控制等问题。
在建模时，需要对机器人进行分段处理，每一段均要计算其末端的位置和姿态信息，并将其传递到下一段中。
2. 逆向运动学模型逆向运动学模型是指将机器人所需的输出信息作为输入，根据末端位置、姿态等信息，反推出机器人各关节需要转动的角度等信息的模型。
这个模型对机器人的姿态调节、轨迹规划等问题非常重要。
3. 动力学模型动力学模型是指对机器人的力学特性进行建模，为机器人的运动规划和控制提供必要的参考和依据。
在建模时，需要考虑力、转矩、惯性等因素，并通过控制器控制机器人的动作。
三、六自由度工业机器人的仿真研究仿真是对机器人进行数字化模拟的过程。
通过仿真，可以在事先构建好的环境中，对机器人进行各种测试和优化，进而提高其运动精度、速度和稳定性等。
基于MATLAB的六自由度机器人越障轨迹仿真
【机械与电子工程】DOl：10. 14168 / j.issn.1673 - 4939.2018.03.05 摘 要：以六自由度机器人为研究对象，采用Pro/E 软件建立机器人模型，导入VRML 并通过设置rotation 和century 参数实现各个关节联动；利用MATLAB 和SIMULINK 软件建立可视化仿真平台，通过GUI 实现与机器人的实时交互仿真，实现了机器人搬运工件越障运动仿真的实时性和可视化；结果表明理论分析和仿真结果一致。
证明所建立的仿真平台具有可靠性和合理性，为研究此类机器人运动特性提供了有价值的参考。
关键词：机器人；MATLAB ；关节空间；VRML 中图分类号：TP242.2 文献标志码：A 文章编号：1673-4939（2018）03-0185-05 收稿日期：2018-03-23 基金项目：辽宁省自然科学基金项目（20170540402）；辽东学院工业攻关资助项目（2015GG006） 作者简介：张明（1970—），男，辽宁丹东人，硕士，讲师，研究方向：智能制造技术。
*通讯作者：于天彪（1968—），男，吉林榆树人，教授，博士生导师，研究方向：数字化设计与制造。
基于MATLAB 的六自由度机器人越障轨迹仿真张明1，王奕棋2，张旭3，于天彪4*，王贵和1（1.辽东学院 工程技术学院，辽宁 丹东 118003； 2.沈阳大学 国际学院，沈阳 110044；3.沈阳信息技术研究中心，沈阳 110001；4.东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳110819）随着计算机、网络、传感、通信等技术的快速发展，机器人技术实现了由简单模拟到自主决策的转变，并成为智能制造车间的重要支柱之一。
据统计，2015年中国机器人产量为32 996台；2016年产量为72 436台；2017年产量为120 000台，连续5年位列全球第一，约占全球市场份额的1/5［1-2］。
据预测，机器人产业将是继汽车、计算机之后出现的另一大型高新技术产业［3］。
基于MATLAB六自由度串联机器人运动学分析
收稿日期：2019-06-28作者简介：冷玉珊（1993 -），女，青海人，硕士研究生，研究方向为机械现代设计及理论。
基于MATLAB 六自由度串联机器人运动学分析Kinematics analysis of six-DOF series robot based on MATLAB冷玉珊，邓子龙，高兴军LENG Yu-shan, DENG Zi-long, GAO Xing-jun（辽宁石油化工大学 机械工程学院，抚顺 113001）摘 要：以某工业串联机器人为研究对象，利用D－H方法创建机器人各个连杆坐标系并确定D-H（结构）参数，用正交变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导，通过矩阵左乘使对应元素相等求解运动学逆解方程。
利用MATLAb软件Robotics Toolbox工具箱建立运动学模型，并进行运动学分析，分析得出有关机器人位姿、关节角加速度、角速度、位移的运动曲线，分析验证其运动学正逆解，仿真结果到达预定位置目标，证明建立的运动学正、逆解模型正确性。
通过分析关节空间下的运动轨迹，证明机器人路径规划的合理性。
关键词：串联机器人；正逆解；轨迹规划；MATLAb；运动分析中图分类号：TH112；TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2020)09-0056-050 引言随着科技的更新换代，串联机器人的运用越来越普遍，串联机器人具有快速灵活、高精度、多功能等优点，机器人运动学正逆解是机器人轨迹分析和运动控制的基础[1]。
已知机器人各个关节变量值就可求出机器人在空间笛卡尔坐标下的位置与姿称为运动学正向求解问题；相反，已确定机器人要到达位姿的情况下求出机器所需关节变量值，使机器人位姿要求得到满足称为运动学逆解[2]；求解6R 串联机器人的运动学逆解有多种方法如代数法、数值迭代法、几何法等[3]；沈雅琼等运用基于齐次变换矩阵，通过建立转动和平动的运动轨迹方程，适用于直线和圆弧轨迹规划[4]；周承仙等运用D-H 参数法结合OpenG 技术进行了正逆运动学三维仿真得出末梢定位的误差小6×105mm 时，与现实情况下的运动相符合[5]；Liu yuan 等根据D-H 参数采用几何法求运动学逆解，在VS2013进行圆插值的仿真实例，通过比较正反向运动学前后的圆，验证了该方法的正确性[6]；Tondu 等在考虑时间最优的条件下，设计出了轨迹路径点用高次多项式曲线逼近法得到合适的轨迹[7]；杭鲁滨等基于线性变换消元理论，用多个原始运动学方程导出只有一个变量的多项式方程并能求解一解或多解问 题[8]；陈庆城运用旋量理论的逆运动学子问题解法将整体逆运动学分为此类子问题和其他的Panden-Kahan 逆运动学子问题来联合求解方法是高效正确的[9]。
基于Matlab的开放式六自由度机器人控制系统研究
1开放式控制系统方案
1.1开放式控制结构介绍 与传统的封闭式控制系统相比,开放式控制系
统的核心特点是用户可以直接对控制器、传感器进 行操作［3］.本套控制系统依托于Matlab强大的硬 件在环功能，在Simulink上搭建系统控制算法和监 控测量模块,Matlab/Simulink可以通过扩展外部硬 件接口的形式与外部进行数据交换，从而形成硬件 在环控制.这种开放式结构方法意味着用户可以随 时修改Simulink控制模型，从而修改系统的控制算 法；在模型上添加示波器就可以实时监测内部运算 量或者外部传感器检测量的实时运行状态. 13控制系统总体设计方案
4结语
本文在Malb平台下，基于Simufnk/RTW和 Simscape完成了六自由度机器人的运动学仿真分析
-0.26
(。 -0.27
K -0.28 -0.29 0.30 -0.31 14.418 1
一试验采集数据
14.918 1
时间〃s
15.418 1 15.679 3
(H)角度局部放大曲线
图7 第五轴角度采集曲线图
个关 的传 器研究机器 在三 多项式 和五次多项式插值下的运动特点.选取机器人第五
轴作为观测轴，如图5所示:在五次多项式插值算
法下，关节的角度、角速度和角加速度都是连续的, 且关 度 速度 是 可 的 曲 ,
关轨迹运动平稳.
0
(。 鰹 «
图4 六自由度机器人的虚拟仿真动画
通过仿真试验的方法对五次多项式插值算法 进行轨迹规划效果研究&D' ?选取4个点做运算,给 岀起止点的位置、速度、加速度和中间点的位置.一 般起止点的速度和加速度取0，这符合实际的工程 作业要求•中间点的速度和加速度一般采用适当的 启发方法来确定:若中间点前后的速度方向相同, 则中间点速度取两段速度的平均值;若中间点前后 的速度方向相反，则中间点速度取0 ；中间点的加 速度取中间点前后加速度的平均值•起止点 、中间 点各个关节角度见表1，预期第2秒达到中间点1, 第4秒到达中间点2,第6秒到达终点，插补周期 设置为1 ms.
基于Matlab的6DOF斯坦福机器人的运动学建模与仿真
系∑{３},∑{４},∑{５},∑{６}共 原 点,其 位 置 ∑ 由０ ３T 的齐次坐标变换矩 阵 决 定,坐 标 系 {e}相
１ 基 于 Matlab 的 ６DOF 斯 坦 福 机 器 人 的
运动学建模
本 文 拟 从 以 下 几 个 方 面 入 手 :首 先 是 斯 坦 福 机 器人的运动学建模.我们将基于 DＧH 法建立斯坦 福机器人的连杆坐标系,得出 DＧH 参数表,推出斯 坦 福 机 器 人 的 正 运 动 学 建 模 ;然 后 据 此 对 斯 坦 福 机
实现的.机器人实 际 上 是 一 个 多 输 入 多 输 出 的 非 个转动关节和１个直动关节,前３个关节用于确定
线性控制系统,解 决 与 之 相 关 的 运 动 学,动 力 学 问 机器人腕部运动中心点的位置,后３个关节用于决 题,必 须 借 助 工 具 来 实 现,在 众 多 工 具 中,MATＧ 定手腕的运动姿态.
LAB、Mathematica及 Maple是机器人研究中广泛 使用的数学软 件. 其 中 具 有 重 要 地 位 的 是 MATＧ LAB,它主要用来构 建 机 器 人 的 运 动 学、动 力 学 及 控制模型,其超强 的 数 值 计 算 能 力,强 大 的 仿 真 的 能力,以及良好的 可 移 植 性,使 其 成 为 机 器 人 程 序 开 发 设 计 中 的 一 个 重 要 工 具 ,而 且 在 机 器 人 的 一 些 衍生领域如视觉定位中也起着举足轻重的作 用 . [７－８] Mathematica 及 Maple 是 强 大 的 数 学 工 具 ,在 机 器 人 研 究 中 ,它 被 用 于 各 种 模 型 的 构 建 ,它
２０２１年第２期
桂林航天工业学院学报
基于MATLAB和ADAMS的六自由度机器人联合仿真_王战中
0 0 0 0.008 0 0.010 0 0.071 0 0 0.021 0.005 0.071 0.005 4.682 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.020 0.152 0 0.152 1.690 0
0 引言
六自由度机器人是一个非常复杂的机电系 统 ， 如果按照传统的设计方法 ， 先制作出实体样 机 ， 再对其进行反复的测试和改进 ， 这样不仅浪 费大量的时间和原材料 ， 而且难以提高机器人的 性能[1]。因此有必要在制造实体样机之前，建立一 个六自由度机器人的虚拟样机系统 ， 在虚拟环境 中模拟机器人的运动和状态。ADAMS是一款虚拟 样机分析的应用软件 ， 具有强大的动力学仿真建 模功能 ， 可以非常方便地对虚拟机械系统进行静 力学、运动学和动力学分析；MATLAB/Simulink 能够将数值分析 、 矩阵计算以及非线性动态系统 的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使 用的视窗环境中 ， 具有强大的控制仿真功能 。 因 此通过ADAMS和MATLAB这两个软件建立六自由 度机器人的联合仿真系统可以达到模拟机器人实 际运动状态 、 提高设计性能 、 减少开发周期和降 低设计成本的目的 ， 并为实际的研究 q q
/m
1
56.672
0.036 0.001 0.090
0 286.379 7.392
1.776 93.818 0.208
0.011 0.404 2.034 0.612 0.011 0.734 0.015 0.057 0.404 0.015 0.819 5.101 2.034 0.057 5.101 56.672
基于Matlab的6R工业机器人运动学仿真与研究
基于Matlab的6R工业机器人运动学仿真与研究张禹;丁磊宇【摘要】以IRB1410型工业机器人结构参数与D-H理论为基础推导机器人的运动学方程;在Matlab Robotics Toolbox环境下结合机器人连杆参数进行机器人的建模,验证运动学模型是否正确;对该机器人进行运动学仿真分析,为机器人动力学、控制及轨迹规划研究提供可靠的理论基础.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】4页(P24-27)【关键词】工业机器人;D-H理论;运行学仿真【作者】张禹;丁磊宇【作者单位】沈阳工业大学机械工程学院,沈阳110870;沈阳工业大学机械工程学院,沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TP24机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，它涉及机械、电子、自动控制、人工智能等多个科学领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科的发展密切相关[1]。
在操作机器人时，其末端执行器必须处于合适的空间位置和姿态，而这些位姿是由机器人各关节的运动综合而成。
机器人各关节变量空间和末端执行器位姿之间的关系即机器人运动学模型，这是机器人运动控制和轨迹规划的基础。
可见，机器人运动学研究在机器人技术中起到关键作用[2]。
此次研究以IRB1410型机器人为研究对象，通过D-H坐标系法建立机器人连杆模型，再借助Matlab中的Robotics toolbox对其进行运动学的分析研究。
1.1 D-H坐标系建立研究需对机器人的每一个连杆建立一个坐标系，利用齐次变换来描述这些坐标系间的相对位置和姿态。
通过递归的方法可以求得末端件相对于机器人基坐标系的齐次变换矩阵，即机器人的运动学方程[3-4]。
根据IRB1410型机器人的结构尺寸，结合D-H法创建该机器人的D-H坐标系，进而得到机器人运动学方程，为运动学的研究打下基础。
D-H坐标系建立方法如下：1）原点Oi设在ai与Zi+1轴线的交点上;2）Zi轴与Zi+1关节轴线重合，指向任意;3）Xi轴沿Zi轴与Zi-1轴的公法线，方向指向离开Zi-1轴的方向;4）Yi轴由Xi轴和Zi轴根据右手定则确定。
MATLAB环境下六自由度焊接机器人运动学逆解及优化_王战中
来稿日期：2012-09-16 基金项目：河北省科技支撑项目（122121113D）；河北省自然基金项目（E2013210107） 作者简介：王战中，（1969-），男，河北鹿泉人，博士，副教授，主要研究方向：机械制造及自动化；
杨长建，（1988-），男，河北武邑人，硕士，主要研究方向：机械制造及自动化
第7期
王战中等：MATLAB 环境下六自由度焊接机器人运动学逆解及优化
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表 １ 焊接机器人的 Ｄ－Ｈ 参数表 Ｔａｂ．１ Ｄ－Ｈ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｒｏｂｏｔ
i
ai-1
αi-1
di
1
0
0°
0
2
0
-90°
d2
3
a2
0°
0
4
a3
-90°
d4
5
0
90°
0
6
0
-90°
0
θi
关节变量范围
0
0
0 0
0
1
00 0
0
00 0
0
0
1 00 0
其中，Si =sinθi ；ci =cosθi 。
00
1
2
3
5
运动学方程可以表示为：6 T=1 T×2 T×3 T×4 T×6 T
方程的左端为末端位姿，可以表达为：
n o a p 0
0
0 0
x
x
x
x
0 0
0
6 T=［n
o
a
p］=
n0
0y 0
n0
0z
oy oz
解的选择并没有统一的标准，应根据具体的实际情况而定，一般情