关节型机器人通用仿真平台设计-重庆理工大学学报.pdf

第２６卷　第６期 重 庆 理 工 大 学 学报（自然科学） ２０１２年６月 Ｖｏｌ．２６　　Ｎｏ．６ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｊｕｎ．２０１２  关节型机器人通用仿真平台设计 苏　豪，薛方正 （重庆大学 自动化学院，重庆　４０００４４） 摘　　　要：为了方便地对关节型机器人进行结构验证、动作规划以及工作空间分析，提出了一 种基于机器人混合模型的通用仿真平台设计方案。混合模型结合了机器人的ＤＨ模型、图结 构模型和ＯＤＥ模型，以杆件的ＤＨ参数作为平台人机交互接口。为克服ＤＨ参数在描述树形 或含闭链结构机器人上的歧义性问题，ＤＨ模型被转化为图结构模型，利用图结构中顶点之间 关系的任意性对机器人进行描述，最后遍历图结构模型并通过ＯＤＥ引擎来完成仿真。在ＶＳ平 台下实现了一个基于本方案的仿真平台，对２种不同类型的机器人进行了动作规划实验，验证 了所提方案的有效性。 关　键　词：关节型机器人；通用仿真平台；ＤＨ参数；图结构 中图分类号：ＴＰ２４　　　　文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１２）０６－００８２－０７ ＤｅｓｉｇｎｏｆＧｅｎｅｒａｌＪｏｉｎｔＲｏｂｏｔＳｉｍｕｌａｔｏｒ ＳＵＨａｏ，ＸＵＥＦａｎｇｚｈｅｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｃｔｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｗｏｒｋｓｐａｃｅａｂｏｕｔ ｊｏｉｎｔｒｏｂｏｔｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ａｈｙｂｒｉｄｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｄｅｓｉｇｎｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｊｏｉｎｔｒｏｂｏｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｈｙｂｒｉｄ ｍｏｄｅｌｉｓｍｉｘｅｄｂｙＤＨｍｏｄｅｌ，ｇｒａｐｈｍｏｄｅｌａｎｄＯＤＥ（ＯｐｅｎＤｙｎａｍｉｃＥｎｇｉｎｅ）ｍｏｄｅｌ．ＤＨｐａｒａｍｅ ｔｅｒｓａｂｏｕｔｌｉｎｋｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｂｅｈｕｍａｎｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，ｔｏａｖｏｉｄａｍｂｉｇｕｉｔｙｗｈｅｎＤＨｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅｕｓｅｄｆｏｒｔｒｅｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｌｏｓｅｄｃｈａｉｎｓｒｏｂｏｔｓ．ＤＨｍｏｄｅｌｉｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｔｏｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｔｏｄｅ ｓｃｒｉｂｅｔｈｅｒｏｂｏｔｂｙｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆａｒｂｉｔｒａｒｉｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｖｅｒｔｉｃｅｓ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙ ｔｒａｖｅｒｓｅｔｈｅｇｒａｐｈａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＯＤＥ．Ａｒｏｂｏｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎｐｒｏ ｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄｗｉｔｈＶＳ，ａｎｄｔｗｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｂｏｕｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｂｏｔｓ ａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｍｅｔｈｏｄｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｊｏｉｎｔｒｏｂｏｔ；ｇｅｎｅｒａｌｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ＤＨｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｇｒａｐｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 　　收稿日期：２０１２－０３－１３ 基金项目：国家自然科学基金资助项目 作者简介：苏豪（１９８７—），男，河南临颖人，硕士研究生，主要从事智能机器人研究；薛方正（１９７７—），男，安徽桐城 人，博士，副教授，主要从事智能机器人研究。 苏　豪，等：关节型机器人通用仿真平台设