基于MATLAB的模块化机器人手臂运动学算法验证及运动仿真

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ＬＩＸｉａｎ — ｈｕａ，ＧＵＯＹｏｎｇ — ｃｕｎ，ＺＨＡＮＧＪｕｎ，ＧＵＯＳｈｕａｉ
（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕａｉｎａｎＡｎｈｕｉ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣＩＭＳ＆ＲｏｂｏｔＣｅｎｔｅｒ
了正运动学模型；采用欧拉角表示手臂姿态，得到了包含六个参数的用于表示手臂位姿的完备广义坐标，并对欧
拉角的几何关系进行了分析。针对ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ虽然实体建模简洁方便但计算并非其强项的缺点，编写相应接口程序，将建立的手臂三维实体模型保留几何约束关系简化后导入ＭＡＴＬＡＢ软件。基于ＭＡＴＬＡＢ编写正逆运动
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００１ — ３６９５．２０１３．０６．０２０
ＫｉｎｅｍａｔｉｃｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｖａｌｉｄａｔｉｏｎａｎｄｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｕｌａｒｒｏｂｏｔａｒｍｂａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢ
学算法验证程序以及连杆驱动程序，实现了手臂的仿真运动。通过仿真，不仅更进一步验证了手臂正逆运动学解算的正确性，而且非常直观地看出手臂末端在空间中运行的路径以及各关节的动作情况。机器人手臂正逆运
动学算法正确性的验证及运动仿真为手臂的精确定位及其路径规划提供了必要的保证。关键词：模块化；机器人手臂；正逆运动学；算法验证；运动仿真中图分类号：ＴＰ２４１文献标志码：Ａ文章编号：１００１ — ３６９５（２０１３）０６ — １６８２ — ０３
ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅ６ＤＯＦｍｏｄｕｌａｒｓｅｒｉａｌｒｏｂｏｔａｒｍ，ｉｆｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｆｏｒｗａｒｄｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔａｒｍａｆｔｅｒｕｓｉｎｇＤＨｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｗｏｒｋｓｐａｃｅ，ｉｔｏｂｔａｉｎｅｄａｇｒｏｕｐｏｆｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｂｙｅｍ— ｐｌｏｙｉｎｇＥｕｌｅｒａｎｇｌｅｔｏｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅＥｕｌｅｒａｎｇｌｅ．
李宪华，郭永存，张军，郭帅
（１．安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南２３２００１；２．上海大学ＣＩＭＳ＆机器人中心，上海２００４４４）
摘要：针对由模块化关节构成的六自由度串联机器人手臂，采用ＤＨ法对手臂的操作空间进行了描述，得到
Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｆｏｒｔｈｅｐｏｏｒｃｏｍｐｕｔｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓｗｉｔｈｓｔｒｏｎｇ３ＤｍｏｄｅｌｂｕｉｌｄｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＭＡＴＬＡＢ，ｉｔｉｍｐｏｒｔｅｄｔｈｅｒｏｂｏｔａｒｍ３ＤｍｏｄｅｌｔｏＭＡＴＬＡＢｆｒｏｍＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓａｆｔｅｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｆａｃｅｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ．Ａｔｌａｓｔ．ｎｏｔｏｎｌｙ
第３Baidu Nhomakorabea０卷第６期２０１３年６月
计算机应用研究
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ
Ｖｏ１．３０Ｎｏ．６
Ｊｕｎ．２０ｔ３
基于ＭＡＴＬＡＢ的模块化机器人手臂运动学算法验证及运动仿真术