沿軌道運(yùn)動(dòng)的六自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真研究

王和平 史文濤

（焦作制動(dòng)器（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，河南 焦作 454000）

0. 前言

移動(dòng)機(jī)械手的研究日益受到國(guó)內(nèi)外的重視，我國(guó)在移動(dòng)機(jī)械手的理論方面做的工作較多，而在實(shí)踐上做的較少。所謂移動(dòng)機(jī)械手，一般而言就是將機(jī)械手安裝在移動(dòng)平臺(tái)之上。這種結(jié)構(gòu)使機(jī)械手擁有幾乎無(wú)限大的操作空間和高度的運(yùn)動(dòng)冗余性，并同時(shí)具有移動(dòng)和操作功能，這使它優(yōu)于移動(dòng)機(jī)器人和傳統(tǒng)的機(jī)械手，因此在危險(xiǎn)作業(yè)、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)耦合、非線性、非完整性等問(wèn)題的存在，都使得對(duì)移動(dòng)機(jī)械手的研究具有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性。特別是在對(duì)移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)上，存在著諸如導(dǎo)航、定位等問(wèn)題使得加大了研究的復(fù)雜性。而在很多工業(yè)生產(chǎn)的特定環(huán)境當(dāng)中，很多生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)都是在固定的生產(chǎn)線上完成的，不需要復(fù)雜的移動(dòng)軌跡。于是本文提出了一種基于軌道行走的移動(dòng)機(jī)械手，可以沿特定的軌道移動(dòng)，以達(dá)到在結(jié)構(gòu)化環(huán)境當(dāng)中快速、準(zhǔn)確地移動(dòng)到指定位置完成規(guī)定的任務(wù)。

本文就機(jī)械手沿不同傾斜角度的軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了研究，對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化和仿真，將關(guān)節(jié)變量的變化及末端坐標(biāo)以曲線圖的形式直觀、準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)，為今后進(jìn)一步研究該方式的移動(dòng)機(jī)械手提供了理論上的支持，并為移動(dòng)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析提供了新思路。

1. 六自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

1.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立

當(dāng)六自由度機(jī)械手在具有一定傾斜角度的軌道上行走時(shí)，由初始位置A走至B點(diǎn)如圖（1）所示。……