基于MATLAB的模块化机器人手臂运动学算法验证及运动仿真  

Kinematics algorithm validation and motion simulation of modular robot arm based on MATLAB

作　　者：李宪华[1] 郭永存[1] 张军[1] 郭帅[2] 

机构地区：[1]安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001 [2]上海大学CIMS&机器人中心,上海200444

出　　处：《计算机应用研究》2013年第6期1682-1684,1704,共4页Application Research of Computers

基　　金：国家"863"计划资助项目(2007AA041604);安徽省博士后基金资助项目(DG081);安徽理工大学青年教师基金资助项目(12289)

摘　　要：针对由模块化关节构成的六自由度串联机器人手臂,采用DH法对手臂的操作空间进行了描述,得到了正运动学模型;采用欧拉角表示手臂姿态,得到了包含六个参数的用于表示手臂位姿的完备广义坐标,并对欧拉角的几何关系进行了分析。针对SolidWorks虽然实体建模简洁方便但计算并非其强项的缺点,编写相应接口程序,将建立的手臂三维实体模型保留几何约束关系简化后导入MATLAB软件。基于MATLAB编写正逆运动学算法验证程序以及连杆驱动程序,实现了手臂的仿真运动。通过仿真,不仅更进一步验证了手臂正逆运动学解算的正确性,而且非常直观地看出手臂末端在空间中运行的路径以及各关节的动作情况。机器人手臂正逆运动学算法正确性的验证及运动仿真为手臂的精确定位及其路径规划提供了必要的保证。Aiming at the 6 DOF modular serial robot arm,firstly,this paper established the forward kinematics model of the robot arm after using DH method to describe the workspace,it obtained a group of completely generalized coordinates by employing Euler angle to represent the position and orientation,and analyzed the geometric relationship of the Euler angle.Secondly,for the poor computing capability of SolidWorks with strong 3D model building ability compared with MATLAB,it imported the robot arm 3D model to MATLAB from SolidWorks after programming the interface procedures.At last,not only the correction of forward and inverse kinematics algorithms was validated,but also the simulation of arm movement was achieved.That the kinematics correctness verification and motion simulation provided necessary guarantee for precise positioning and path planning of robot arm.

关 键 词：模块化 机器人手臂 正逆运动学 算法验证 运动仿真 

分 类 号：TP241[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]