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第37卷第3期华侨大学学报(自然科学版)Vo1．37No．3

2016年5月JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)Mav2016

文章编号：1000—5013(2016)03—0299—05doi：10．11830／ISSN．i000～5013．2016．03．0299

采用Matlab的六自由度机器人三维运动学仿真

李庆，谢一首，郑力新，张裕坤，庄礼鸿

(华侨大学工业智能化技术与系统福建省高校工程研究中心，福建泉州362021)

摘要：对SA14oo型六自由度工业机器人进行三维的运动学建模与仿真，建立机器人的正逆运动学方程，并

得到正逆解．为验证方程及所求解的正确性，首先，使用Solidworks建立机器人各个部件三维模型；然后，用

Matlab将所求得的正逆解编写为程序，导入机器人各部件，利用Matlab的三维绘图功能，以显示机器人的三

维模型，并对机器人按轨迹运动的过程进行动态仿真，记录运动过程中机器人各关节角度值的变化，提示求解

得到的不合理角度值和奇异点．结果表明：仿真过程较真实地模拟了实际机器人的运动情况，仿真结果达到预

期目标，证明根据正逆运动学方程求得的解的准确性和可行性．

关键词：三维仿真；工业机器人；六自由度；运动学；Matlab

中图分类号：TP391．9文献标志码：A

机器人是“智能制造”这一主题下最受关注的领域之一．虽然中国已成为世界第一的机器人大国，但

国产机器人的水平与国外相差较大，关键技术和零部件仍依赖进口，精度、稳定性和寿命不如国外生产

的机器人，应用也主要集中于沿海地区的汽车和电子制造业．此外，我国机器人产业还存在“产、学、研”

脱节的问题，机器人制造企业很难通过有效渠道获得与掌握研究机构及高校的必威体育精装版成果．在机器人研究

中，仿真是非常重要的环节，正确、合理的仿真可以减少实体机器人运行过程中的各种问题．本文采用

计算机器人末端的位置与姿态；二是逆运动学，由末(a)结构图(b)I)。H坐标系

端位置与姿态求解机在此位姿的关角s

度[1]．SA1400型机器人的结构图与D-H坐标系，如图。

1所示．相邻连杆72—1与之间的D-H坐标系变换矩阵[为

COS—sinCOSasinsina口COS

sinCOSOnCOSa一COSsinaasin

A一R(z，)T(0，0，d)T(a，0，0)R(z，a)一

OsinCOSa

O001

各连杆的D-H参数，如表1所示．表1中：为关节的旋转角度，即两连杆夹角，符合右手定则为

正；d为关节的偏距，即两连杆距离；a为关节和一1轴线之间的夹角，即连杆扭角，符合右手定

收稿日期：2015—12—29

通信作者：郑力新(1967一)，男，教授，博士，主要从事工业自动化技术、人工智能的研究．E-mail：zlxgxy@hqu．edu．

Cn．

基金项目：福建省科技厅科研计划资助项目(2013H2002)；华侨大学研究生科研创新能力培育计划资助项目

(14OO422OO4)

300华侨大学学报(自然科学版)

则为正；a为关节和n一1轴线之间的公法线距离，即连杆长度，===1，2，3，…，6；为关节角度范

围；为最大关节速度．

‘