六自由度工业机器人的建模与仿真.pdf

六自由度工业机器人的建模与仿真 在现代化制造生产过程中，工业机器人已经得到了广泛的应用。随着科技和制造业的迅速发展，对工业机器人的研究愈发重要。在本研究中，将对六自由度工业机器人SD700进行建模，并采用改进的DH方法建立连杆坐标系。在此基础上，构建正逆运动学方程。通过Matlab软件中的Robotics工具箱，建立该机器人的仿真模型，进行运动学与轨迹规划的仿真实验，以验证正逆运动学求解的正确性，并为后续的运动规划与控制研究提供运动学参考。 机器人的运动学分析是研究机器人的动力学、运动规划与控制的基础。常用的建模方法主要有DH参数法和旋量法。DH参数法通过一组参数来描述机器人各关节坐标系之间的关系，适用于多种机器人的建模与运动学求解。旋量法从整体上描述机器人的运动，适用于处理局部坐标系描述运动时可能出现的奇异性问题。本研究采用改进DH法对SD700机器人建立模型，并进行正逆运动学的推导与计算。 SD700是一个典型的六自由度串联型工业机器人，包括底座、旋转座、大臂、前臂和腕部结构。机器人正运动学的求解是基于各关节的运动获得机器人末端执行器的位置与姿态。通过建立在连杆上的坐标系，可以将正运动学问题划分为多个子问题，通过各个坐标系之间的转换矩阵解决。坐标系中定义的矢量通过一系列的变换，获得末端执行器的位置和姿态。在仿真模型中，通过Matlab的Robotics工具箱进行建模和运动学求解，验证了正逆运动学求解的正确性，并通过仿真实验对轨迹规划进行了研究。 在进行仿真实验时，研究者将机器人模型导入Matlab，并使用Robotics工具箱中的函数和工具，进行正逆运动学的分析和轨迹规划的研究。正运动学是通过机器人各关节角度的变化来计算末端执行器的位置和姿态，而逆运动学则是已知末端执行器的位置和姿态，计算对应于这些位置和姿态的关节角度。这两个过程对于机器人的路径规划和运动控制至关重要。 通过本研究，可以了解到工业机器人建模与仿真的一些关键知识点： 1. 六自由度工业机器人的建模，主要涉及机器人的结构组成和运动方式。 2. 改进的DH法（Denavit-Hartenberg参数法），用于建立机器人的运动学模型。 3. 正逆运动学方程的建立，这是机器人运动学分析的核心部分。 4. 利用Matlab的Robotics工具箱进行仿真建模，这是进行机器人仿真分析的重要手段。 5. 运动学与轨迹规划的仿真实验，是验证机器人运动学模型正确性的重要手段。 6. 机器人动力学、运动规划与控制研究，这是机器人应用的核心技术。 随着研究的深入，工业机器人将越来越多地被应用到生产过程中，对其建模与仿真的研究也更加重要。本研究提供了一种研究方法和参考模型，对于提高工业机器人的设计和应用具有重要的指导意义。