六自由度机械臂运动学及工作空间分析.pdf

2015年 2月 机床与液压 Feb．2015 第 43卷 第 3期 MACHINE T0OL HYDRAULICS Vo1．43No．3 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．03．020 六 自由度机械臂运动学及工作空间分析 孙野 ，殷凤龙 ，王香丽 ，陈忠凯，冯晓 (西北核技术研究所 ，陕西西安 710024) 摘要：建立了一种用于危险作业条件下的六 自由度机械臂模型，根据D—H方法建立了其数学模型。并进行正向运动学 分析，通过计算和仿真，验证了所建运动学方程的正确性。通过采用蒙特卡洛法分析该机械臂的工作空间，利用 Matlab对 机械臂工作域进行求解 ，给出了机械臂末端的工作空间点云图。通过机械臂运动过程中基座的受力分析，结果表明：末端 执行器移动速度越快 ，基座承受的力矩越大；各个关节角速度和末端执行器移动速度对力矩 曲线的平稳性影响明显，且基 本成正比；在末端执行器位移方向改变处 ，基座所受力矩最大。 关键词 ：机械臂：运动学分析 ：工作空间 中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1001—3881(2015)3-076—6 AnalysisofKinematicsandWorkSpaceof6-D Manipulator SUN Ye，YIN Fenglong，W ANG Xiangli，CHEN Zhongkai，FENG Xiao (NorthwestResearchInstituteofNuclearTechnology，Xi’anShaanxi710024。China) Abstract：Akindofmanipulatormodelofsixdegrees(6-D)offreedomusedfordangerousoperationswasestablished．According totheD—H method．itsmathematicalmodelwasestablishedandkinematicsanalysiswasforwarded．Thecorrectnessofbuiltkinematics equationwasverifiedbythecalculationandsimulation．TheworkingpointcloudofmanipulatorwasgivenbyusingMatlabtosolvework domainofthemanipulatorandusingMonteCarlomethodtoanalyzetheworkspaceofmanipulator．Theforceanalysisofbaseinthe processofmanipulatormovementwascarriedout．Theresultsshow thattheendeffeetormovedfaster，themomentofbasesupportedis bigger．Itisanobviouslyeffecttothestationaryofthejointanglevelocityandmovingspeedofendeffectorontorqueculwes，andwhich isbasicallydirectproportion．Thebasetorqueisatlargestinthechangedirectionofmovementoftheendeffector． Keywords：Manipulator；Kinematicsanalysis；Workspace 0 前言 并对机械臂工作域进行求解，给出了机械臂末端的工 随着计算机技术的飞速发展，机器人技术已经应 作空间点云图。结果表明．机械臂工作空间内部工作 用并扩展到机械设备的诸多领域，成为现代生产和高 点密集且分布均匀 ，能够满足作业要求。在 ADAMS 科技研究中的一个不可或缺的组成部分…。在具有危