基于MATLAB 的6R 焊接機器人運動學的仿真研究

熊思淇，陳緒兵，張 聰，戴耀南

武漢工程大學機電工程學院，武漢 430205

自焊接機器人問世以來，在制造業的多個領域當中應用越來越廣泛，包括汽車工業、航天航空以及船舶等行業。經過50 多年的發展，焊接機器人的焊接質量越來越穩定，對于改善勞動條件和提高生產效率起到了重要的作用，尤其是在焊接領域，已經逐漸取代了原始的人工焊接，從提高和優化焊接質量和效率的角度出發，提出多機器人協調焊接的方法［1-2］。在研究多機器人的協調焊接之前，首先需要對單個焊接機器人進行運動學問題研究。其中，機器人的運動學建模是通過機器人的正向運動學分析來理解角度參數轉換成坐標的具體過程；通過機器人的逆向運動學來理解位置坐標是如何轉化成角度參數的，同時在這個過程中還需要對奇異解進行分析判斷，選擇正確合理的解；按照作業要求明確機器人的軌跡規劃，掌握其末端運動狀態（末端點運動軌跡）。大部分專家學者在進行機器人運動仿真研究的時候都選擇應用MATLAB 環境中的Robotics Toolbox［3-4］并借助于仿真參數進行機器人研究，包括其正、逆運動學和軌跡規劃等內容。譬如，左富勇等［5］對四自由度的SCARA 機器人進行了運動學仿真，得到了該機器人平滑的運動軌跡，但是對六自由度的機器人適用性不足；王智興［6］、干敏耀［7］分別對Standford和Puma 機器人進行仿真研究，但都只是針對特定型號的機器人進行研究；陸家皓等［8］在研究當中，以6R 關節型ER3A-C60 機器人為對象，對其相關參數的合理性進行了仿真研究和驗證，不足之處在于沒有進行正、逆運動學仿真驗證，導致無法獲得完整的仿真結果；……