Dobot机器人运动学分析及建模仿真

ford 机械手模型 的 手 动 控 制 和 轨 迹 规 划 进 行 仿 真 ； 孙野等人[ 4 ] 以一种六自由 度机械臂为例 ， 建立了 机 械 臂 模 型 ， 进行了正运动学分析， 并 分析了该 机 械 臂 的 i 作 空 间 。基 于 此 ， 本 文 以 四 自 由 度 Dobot 机 器 人 为 例 ， 利 用 Matlab Robotics Toolbox 机 器 人 工 具 箱 对 Dolxrt机 器 人 进 行 正 逆 运 动 学 和 轨 迹 规 划 仿 真 ， 并 验 证 Dobot 机器人 各 参 数 的 合 理 性 和 有 效 性 。该 研 究 为 DoLot 机 器 人 更 进 一 步 的 开 发 提 供 了 理 论 基 础 。
Dobot 机 器 人 D - H 参数表
6,
L
1 2 3 4
关节〇2 步进电机的共同控制， 保 持 自 身 与 水 平 面 平 行 。因 此， 由控制关系得
ft = — （ 汰+ 込）
di dz d, d,
dt d\
0 0 0
O -i
0
—
at
(2 tt /3) 0 0 0
az az
0
表 1 中， L 表示机器人各关节； 0 表示 绕 Z 轴的旋转角； d 表示 在 Z 轴上两条相邻公垂线之间的距离； a 表示 每一条公垂线的长度（ 也称为关节偏移） ； a 表示两个相邻 z 轴之间的角度[8](也叫关节扭转） 。
三维运动轨迹； £ 富勇 等 人[=]利 用 MatlaL
： C具 箱 对 Scara 机 器 人 进 行 轨 迹 规 划 与 仿 真 ； 玉 智 兴 等 人 [3]对 Stand-
1 Dobot机 器 人 运 动 学 分 析
1.1
Dobot机器人结构模型
Dobot 机 器 人 具 有 4 个 旋 转 关 节 Qj
Q ， 其 中 ~ Os 轴线相互平行， O。 〜 f t 的 3 个关节由步进电机驱动, 第 4 个 关 节 Os 为被动关节， 受 第 2 个 关 节 Q 和 第 3 个 关 节 Q 步进电机的控制， 保 #自 身 姿 态 为 0°。因 此 ， 跟随关
节 4 运动的末端执行器支架保持水平， 即保持自身与水平面平行， 这 种 特 性 特 别 适 合 搬 运 作 业 。Dobot 机器人结构 如 图 1 所 示 》为 便 于 分 析 ， 根 据 D - H 建模方法[ 5 ^ 建 立 的 Dobot 机 器 人参考坐标系如图 2 所 示 。
第 1期
赵智勇， 等： Dobot 机器人运动学分析及建模仿真
表 1
53
对照图2 坐标系， 建 立 D - H 参 数 表 如 表 1 所 示 。表 1 中， 各 个 连 杆 参 数 分 别 为 忒 = 8 0 m m ,a 2 = 1 3 5 m m ,a 3= 160
m m ， 因为第4 关 节 0 3为被动关节， 要受 到 第 2 关 节 O :和 第 3
图1
收稿日期：
Dobot 机器人结构
图2
Dobot D - H 参考坐标系
2016 -0 9 - 0 2 ; 修 回 日 期 ：2 0 1 6 -1 1 -2 0 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ 61573205); 山 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目 （ ZR2015FM017) 作者简介： 赵 智 勇 （ 1993 - ) ， 男， 山东菏泽人， 硕士研究生， 主要研究方向为机器人技术。 通讯作者： 王冬青（ 1 9 6 4 -) ， 女， 博士， 教授， 主要研究方向为复杂系统建模与控制、 机 器 人 技 术 。Email: dqwang64@163.com
Dobot机器人运动学分析及建模仿真
赵 智 勇 ，王冬青
( 青 岛 大学自动化与电气工程学院 ，山 东 青 岛 266071) 摘要： 为了'实.现Dobot 机 器 人 的 运 动 控 制 ， 本 文 采 用 Denavit-HartenbergOD 值的方法， 对
H .Fra Baidu bibliotek方.法， .建立 Dobo.t
1.2 Dobot正运动学求解
了表示方便， 令
正运动学[9]求解是表示已知各关节角度和连杆长度， 求解机器人末端执行器相对于参考坐标系的位姿。为 C l = C O S di , C2 = C O S di , C3 = C O S 03 ，
机器人运动学模型， 运用机械臂的齐次变换矩阵， 求得运劫牵芷解和逆解； 同时， 采用五次多项式插 机器人进行•正逆运动学运算和轨迹规划仿真。仿 真 结 果 表 明 ， 各关节角度值从起点到终点的变化 器人的开发具有较高的经济实用价值„ 关键词： Dobot 机 器 人 ； D -H 建模； 正 逆 运 动 学 ；轨 迹 规 划 ； M atlab 仿寘 中图分类号： TP242. 2 文 献 标 识 码 ：A
第
32卷 第 1 期 2017年2月
JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T)
青岛大学学报（ 工程技术版）
Vol. 32 No. 1 Feb. 2 0 1 7
文章编号： 1006-
9798(2017)01 -0 0 5 2 -0 6 ; DOI: 10. 13306/j. 1006 - 9798. 2017. 01.010
Dobot 机 械 臂 进 行 轨 迹 规 划 ， 并 利 用 Matlab Robotks Toolbox 你 真 U I ■箱对Dobot
曲线 M 现 五 次 多 项 式 曲 线 变 化 ;各 个 角 速 度 大 小 崖 先 增 加 后 减 小 的 变 化 。该 研 究 对 宁 Dobot 机
随着制造业的飞速发展， 在 生 产 过 程 中 需 要 大 量 装 配 和 搬 运 机 器 人 。 由手:国外进d 的 机 器 人 价 格 昂 赍 ， 而M 和节省费用， 很 多 学 者 对 机 器 人 进 行 了 仿 真 实 验 研 究 。罗家佳等人| 利 用 Matlab 软件绘制了六自由度机器人的 内机 器 人 产 业 又 尚 未 成 熟 ， 1 建模和控制精度低、 成本高， 这 对 我 国 机 器 人 行 业 的 发 展 提 出 挑 战 ，为了快捷方便