轮式移动焊接机器人运动学分析与仿真
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ＺＨＡＧＮ ａ — ｉ ｇ， Ｘｉｏ ｙ ｎ ＣＨＥＮ ｕ－ ｎ， ＥＮ ａ － ｏ ｇ， Ｅ ｅ ｇ Ｌ ｍｉ Ｗ Ｘｉｏ ｌ ｎ ＸＩ Ｆ ｎ
（ ｈ ｎ ｚｏ ｉｈ ｄ ｓ ｏｌ ｅ Ｚ ｅ ｇｈ ｕ４ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｚ ｅ ｇｈ ｕＬｇ ｔ ｎ ｕｔ Ｃ ｌ ｇ ， ｈｎ ｚｏ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｉ ｙ ｒ ｅ
机 械 设 计 与 制 造
１８ ３ 文章编号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ０ １ － １８ ０ １ ０ — ９ ７ ２ １ ）１ ０ ３ — ３
Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔｒ ｎ ｆｃｕｅ
第 １ 期 １ ２１ ０ ０年 １ １月
轮 式移动焊接机 器人运动 学分析 与仿真 半
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｏ ｌ ｌ ｎｇ ｒ ｂｏ ； ｎｅ ａ ｉ ｓ Ｖｉ ｔ ｌｐ ｏ ｏ ｙｐ ｎｇ； Ｍ ｂｉｅ ｗｅ ｄｉ ｏ ｔ Ｋｉ ｍ ｔｃ ； ｒ ｕａ ｒ ｔ ｔ ｉ ＡＤＡＭ Ｓ
中 图分 类 号 ： Ｈ１ 文 献标识 码 ： Ｔ ６ Ａ
１ 引言
焊接机器人具有很强的环境适应能力和运动灵 活性 ，可替
ｓａ ｌｓ ｃ ｎ ｅｔ ｎｍ ｔｏ ｒ／ ｄＡＤ ＳＷ ｎｒｄ ｃｄ Ａｔａｔｉｂ ｉ ｅ３ ｉｕ ｏ ｅｓｏ ｅｍ ｅｓ ｏ ｎ ｃｉ ｅｈｄｏ Ｐｏ ａ ＡＭ ａ ｉｔ ｕ ｅ． ｌ ， ｕｌ ｔ Ｄ ｖｒ ａ ｍ ｄ ｌ ｆ ｏ ｆ Ｅｎ Ｓ ｏ Ｓ ｔ ｔｈ ｔｌ
ｖｌ ｉ ｎ ｃ ｌ ａ ｏ ｅｅ ｄｏ ｂ ｔ ａ ｉｕａｏ ｗ ｒ ｇ ｉｅ ｙｔｅｓ ｕ￣ｉｎＴ ｉ ｄｔ ｒｖ ｅ ｅｏ ｔ ａ ｄａ ｅ ｒ ｉｎｏ ｔ ｎ ｒ ｏ ｎ ｐ ｌ ｒ ｅｅ ａ ｄｂ ｉ ｌ ｏ．ｈ ａａ ｏ ｉ ｄａ ｃｙ ｃ ｅｔ ｆ ｈ ｆ ｏ ｍ ｔ ｎ ｈ ｍ ｓ ｐ ｄ ｒ ｅｅ ｃ ｆ ｒｏｌ ｉ － ｐｓ ｄ ｍ ｂｌ ｗ ｌｉｇｒｂ ｔ ｅ ｒｎｅ ｏｆ ｌ ｗ ｎ ｕ ｔ ｙｏ ｏ ｉ ｅｄｎ ｏ ． ｆ ｏ ｇ ｕ ｆ ｅ ｏ ｓ
两驱动轮的差速来实现 。Ｒ １０ Ｉ Ｉ Ｂ ６０Ｄ型弧焊机器人是针对焊接系
状态下， 手部末端的位移、 速度及加速度特性曲线， 为移动焊 接钡器人的后续研究提供 了参考依据。
关键词 ： 动焊接机 器人 ； 动学 ； 移 运 虚拟样 机 ； Ｄ Ａ ＡＭＳ 【 ｓ ａ ｔ ｈ ｉｔ ｄ ｃｄａｍｏ ｉ ｅｄｎ ｂｔ ｈｃ ｋ ｄｗ ｅｌ ａｔ ｔｅｍ ｂｌ ｐａ ｏｍ ａ ｄ Ａｂ ｔ ｃ 】 ｒ ｕｅ ｂｌ ｗ ｌｉｇｒ ｏ ｗ ｉ ｔ ｅ ｈ ｅ ｃｒ ｒ ｎｏ ｅ ｏ ｈａ ｄ ｈ ｏ ｉ ｌｆ ｒ ｎ ｅ ｔ
ｔｅ ｈ ｍｏ ｉ ｗｅ ｄ ｎ ｏ ｏ ｂ ｏＥ， ｄ ｉ ｂｌ ｅ ｌ ｉ ｇ ｒ ｂ ｔ ｙ Ｐｒ ／ ａ ｍｐｏ ｔｄ ｔ ｉ ｔ ＡＤＡＭＳ ｔ ｍａ ｅ ｉ ｌ ｉ ｎ ｅ ｉｐｌｃ ｍｅ ｔ ｎ ｒｅ ｉ ｎ ｏ ｏ ｋ ｓｍｕ ａ ｏ ． ｄ ｓ ａ ｅ ｎ ， ｔ
ｔｋ ｄ Ｉ ａ ｅ ＲＢ１ ００ Ｄ ６ Ｉ ６－ＤＯＦ ｌ ｉ ｇ ｒ ｂ ｔａ ｌ ｉ ｇ ｍａ ｉ ａ ｏ ． ｒｔｙ， ｎ ｍａ ｉｓ Ｗａ ａｙ ｅ ｗｅ ｄ ｎ ｏ ｏ ｓ ｗｅ ｄ ｎ ｎｐｕｌｔ ｒ ｓｌ ｋｉ ｅ ｔｃ Ｓ ａ ｌ ｓ ｄ，ｔ ｎ ｔ ｅ Ｆｉ ｎ ｈｅ ｈ
较大的操作空间。
３ 移动焊接机器人运动学分析
ＩＢ ６ ０Ｄ型弧焊机器人是 由回转 的机体、 Ｒ １ ０Ｉ 大臂、 小臂和手
由度 ， 具有 良好 的与外界交互性能 ， 图 １ 如 所示。 通过分析机器人
．机械 臂运动 学 代焊接工人在劳动条件恶 劣的情况下和非结构化环境情况下执 ３１
行复杂构件 的焊接任务 。 随着机器人技术的发展和生产生活的需
张晓 莹 陈鹿 民 温 小隆 谢 烽
（ ｌ ｌ 工业学 院 ， １） ｐ慷§ 郑州 ４ ０ ０ ） ５ ０ ２
Ｋｉｅ ｎ ｍａ ｉ ｎ ｌｓｓ ａ ｄ ｓｍｕａ ｉｎ ｏ ｅ ｄ ｂｌ ｌ ｉｇ ｒ ｂ ｔ ｔ ａ ａｙ ｉ ｎ ｉ ｌｔ ｆｗｈ ｅｌｅ ｍｏ ｉ ｗｅ ｄ ｎ ｏ ｏ ｃ ｏ ｅ
并应用于生产领域。为 了顺应 国际焊接机器人技术的发展动态 ， 各部分之 间均 由转动关节相互连接 ， 共有 ６个 自 求 ，世界各地 的研究者 已经研制了各种各样 的移动焊接机器人 ， 腕等部分组成 ， 采用 Ｄ Ｈ方法建立其连杆坐标系 ， 图 ２ — 如 所示 。该 为我国的移动焊接机器人研究提供关键技术和支持 ， 开展移动焊 的结构特点 ， 如表 １ 所示。 接机器人相关理论和技术研究具有重要的科学意义和应用价值 。 机器人各杆件 的结构参数和运动参数 ，
Βιβλιοθήκη Baidu２ 移动焊接机器人简介
移动焊焊接机器人 由移动平 台和机械臂两部分组成 ，机械
臂 固定 在 移 动平 台上 。 文研 究 的 移 动焊 接机 器 人 以差 动 轮式 小 本
车为移动平台 ， Ａ Ｂ公司生产的 ＩＢ ６ ０Ｄ型六 自由度弧焊 以 Ｂ Ｒ １ ０Ｉ 机器人为机械臂 。 差动轮式移动小车只能前进 、 ， 向则依靠 后退 转
【 摘 要 】 介绍了一种以差动轮式小车为移动平台，以Ｉ Ｂ ６０Ｄ型六 自由 Ｒ １０ Ｉ 度弧焊机器人为焊接机械
臂的移动焊接机器人 。对其进行 了运动 学分析 ， 了Ｐｏ 介绍 ｒＥ和 ＡＤ Ｓ无缝对接的方法 ， Ｐｏ ／ ＡＭ 在 ｒ／ Ｅ软件 中建 立了移动焊接机 器人三维实体模型 ， 并导入 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ中进行运动学仿 真 ， 出了移动焊接机器人在特定运动 得
（ ｈ ｎ ｚｏ ｉｈ ｄ ｓ ｏｌ ｅ Ｚ ｅ ｇｈ ｕ４ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｚ ｅ ｇｈ ｕＬｇ ｔ ｎ ｕｔ Ｃ ｌ ｇ ， ｈｎ ｚｏ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｉ ｙ ｒ ｅ
机 械 设 计 与 制 造
１８ ３ 文章编号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ０ １ － １８ ０ １ ０ — ９ ７ ２ １ ）１ ０ ３ — ３
Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔｒ ｎ ｆｃｕｅ
第 １ 期 １ ２１ ０ ０年 １ １月
轮 式移动焊接机 器人运动 学分析 与仿真 半
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｏ ｌ ｌ ｎｇ ｒ ｂｏ ； ｎｅ ａ ｉ ｓ Ｖｉ ｔ ｌｐ ｏ ｏ ｙｐ ｎｇ； Ｍ ｂｉｅ ｗｅ ｄｉ ｏ ｔ Ｋｉ ｍ ｔｃ ； ｒ ｕａ ｒ ｔ ｔ ｉ ＡＤＡＭ Ｓ
中 图分 类 号 ： Ｈ１ 文 献标识 码 ： Ｔ ６ Ａ
１ 引言
焊接机器人具有很强的环境适应能力和运动灵 活性 ，可替
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两驱动轮的差速来实现 。Ｒ １０ Ｉ Ｉ Ｂ ６０Ｄ型弧焊机器人是针对焊接系
状态下， 手部末端的位移、 速度及加速度特性曲线， 为移动焊 接钡器人的后续研究提供 了参考依据。
关键词 ： 动焊接机 器人 ； 动学 ； 移 运 虚拟样 机 ； Ｄ Ａ ＡＭＳ 【 ｓ ａ ｔ ｈ ｉｔ ｄ ｃｄａｍｏ ｉ ｅｄｎ ｂｔ ｈｃ ｋ ｄｗ ｅｌ ａｔ ｔｅｍ ｂｌ ｐａ ｏｍ ａ ｄ Ａｂ ｔ ｃ 】 ｒ ｕｅ ｂｌ ｗ ｌｉｇｒ ｏ ｗ ｉ ｔ ｅ ｈ ｅ ｃｒ ｒ ｎｏ ｅ ｏ ｈａ ｄ ｈ ｏ ｉ ｌｆ ｒ ｎ ｅ ｔ
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较大的操作空间。
３ 移动焊接机器人运动学分析
ＩＢ ６ ０Ｄ型弧焊机器人是 由回转 的机体、 Ｒ １ ０Ｉ 大臂、 小臂和手
由度 ， 具有 良好 的与外界交互性能 ， 图 １ 如 所示。 通过分析机器人
．机械 臂运动 学 代焊接工人在劳动条件恶 劣的情况下和非结构化环境情况下执 ３１
行复杂构件 的焊接任务 。 随着机器人技术的发展和生产生活的需
张晓 莹 陈鹿 民 温 小隆 谢 烽
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并应用于生产领域。为 了顺应 国际焊接机器人技术的发展动态 ， 各部分之 间均 由转动关节相互连接 ， 共有 ６个 自 求 ，世界各地 的研究者 已经研制了各种各样 的移动焊接机器人 ， 腕等部分组成 ， 采用 Ｄ Ｈ方法建立其连杆坐标系 ， 图 ２ — 如 所示 。该 为我国的移动焊接机器人研究提供关键技术和支持 ， 开展移动焊 的结构特点 ， 如表 １ 所示。 接机器人相关理论和技术研究具有重要的科学意义和应用价值 。 机器人各杆件 的结构参数和运动参数 ，
Βιβλιοθήκη Baidu２ 移动焊接机器人简介
移动焊焊接机器人 由移动平 台和机械臂两部分组成 ，机械
臂 固定 在 移 动平 台上 。 文研 究 的 移 动焊 接机 器 人 以差 动 轮式 小 本
车为移动平台 ， Ａ Ｂ公司生产的 ＩＢ ６ ０Ｄ型六 自由度弧焊 以 Ｂ Ｒ １ ０Ｉ 机器人为机械臂 。 差动轮式移动小车只能前进 、 ， 向则依靠 后退 转
【 摘 要 】 介绍了一种以差动轮式小车为移动平台，以Ｉ Ｂ ６０Ｄ型六 自由 Ｒ １０ Ｉ 度弧焊机器人为焊接机械
臂的移动焊接机器人 。对其进行 了运动 学分析 ， 了Ｐｏ 介绍 ｒＥ和 ＡＤ Ｓ无缝对接的方法 ， Ｐｏ ／ ＡＭ 在 ｒ／ Ｅ软件 中建 立了移动焊接机 器人三维实体模型 ， 并导入 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ中进行运动学仿 真 ， 出了移动焊接机器人在特定运动 得