第1期

2012年1月

文章编号：1001-3997（2012）01-0169-03

机械设计与制造

MachineryDesign＆Manufacture

169

六自由度喷涂机器人动力学分析及仿真*

翟敬梅康博张铁

（华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510000）

Dynamicsanalysisandsimulationfor6-DOFsprayingrobots

ZHAIJing-mei，KANGBo，ZHANGTie

（LaboratoryofRobotics，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510000，China）

【摘要】动力学分析对机器人的控制以及动态分析有着重要作用，针对六自由度喷涂机器人动力学分析运算量大，影响后续控制实时性的问题，提出一个优化的化简动力学方程的方案，运用拉格朗日方法建立机器人的动力学方程并针对计算结果进行有理由的化简。为了验证简化结果的可靠性，应用MATLAB软件对化简前后的模型进行仿真。结果证明，经过化简的动力学方程仿真所得力矩曲线与化简前所得曲线重合度高，这表明化简模型具有极高的可靠性。

关键词：动力学；六自由度机器人；简化模型；MATLAB仿真

【Abstract】Dynamicsanalysisplaysanimportantroleincontroloftherobotanddynamicanalysisof6DOFsprayingrobots.Specifictothegreatcomputationindynamicsanalysisoftherobotandtheimpactonsubse－quentcontrolofreal-time，anoptimalschemeforsimplifieddynamicsequationispresentedinit，i.e.usingLa－grangemethodtoestablishtherobotdynamicsequation，whichcalculationresultsshallbesimplifiedwell-found－ed.Inordertoverifythereliabilityoftheresults，simulationforthemodelbeforeandaftersimplificationiscarriedoutbyapplicationofsoftwareMATLAB，whichresultsshowthatthetorquecurvegotfromsimplifieddynamicse－quationsiscoincidentalmostwiththecurvegotbeforesimplifying.Thehighreliabilityofsimplifiedmodel.

Keywords：Dynamics；6-DOFrobots；Simplifiedmodel；MATLABsimulation

1引言

近年来，随着工业机器人的发展，机器人操作臂越来越多的

＊来稿日期：2011-03-15＊基金项目：国家863重点课题资助项目（2009AA043901-3），粤港关键领域联合招标项目（20090101-1），

广州白云区科技攻关项目资助（2009-S2-46）

MOOEL_11

1000.0500.00.0-500.0

Velocity（rigid）

Velocity（mm/sec）

Velocity（mm/sec）

4仿真结果分析

中图分类号：TH16，TP242.2

文献标识码：A

-1000.0

0.0

0.5

1.0Time（sec）

1.5

2.0

应用于工业生产的不同领域。机器人操作臂是个复杂的动力学系统由多个连杆和关节组成，并且具有多个输入和输出存在着错综

考虑柔性体时，下死点位置为-2.5407，滑块输出上升了0.0802mm，而伺服冲床设计要求下死点控制精度为（±0.02）mm，未考虑机构弹性变形的设计明显存在设计的缺陷。从图7和图8的滑块输出速度

曲线的对比可以明显看到刚性模型没有考虑构件的弹性变形，没有发生初始的振动，而刚柔耦合模型运动由于机构在运动初始，曲柄轴受到力矩的作用，引起连杆弹性变形，引起初始阶段速度和加速度发生了短时间的振动现象，当运动趋于平稳的时候，这一振动将会消失，对机构的运动影响会立刻减小。

图7刚性耦合模型运动输出速度

4000.03000.02000.01000.0

0.0

MOOEL_11

Velocity

5结论

通过对精密冲床肘杆机构刚柔耦合建模和仿真分析，我们可以发现弹性变形对机构的运动输出精度存在较大的影响，因此我们在精密机械的设计中一定要考虑到相关构件弹性变形对运动精度的影响，合理地对构件结构进行优化设计，满足对机器性能设计的要求。

-1000.0

参考文献

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（1）：25-27.从图6中可以发现，未考虑柔性体时，下死点位置为-2.6209，