根据机器人D—H方法分析袋装物料搬运机器人的特点,利用坐标变换法和符号法对机器人机构运动学方程进行推导,得到5自由度袋装物料搬运机器人的逆运动学求解的通用公式,为实际的袋装物料搬运机构的位置及速度控制提供了依据。

维普资讯 www.51wendang.com

第 2 2卷第 2期 20 0 8年 4月

济南大学学报 (自然科学版 ) J OURNALOF U VE I Y OF JNAN f c.& T c . NI RST I i S eh

V0 . 2 No 2 12 .

Ap . 0 8 r2 0

文章编号：6 1 5 9 2 0 )2 19— 4 17—35 (0 8 0—0 8 0

袋装物料搬运机器人的运动学逆解 李长春康鹏桂彭善飞滕瑞静，,, (. 1济南大学机械工程学院，山东济南 20 2 2苏州大学机械工程学院， 502;.江苏苏州 25 2 ) 10 1

摘

要：据机器人 D—H方法分析袋装物料搬运机器人的根

机械臂末端到达位置的远近还需要有大臂与小臂两个自由度 2与 3考虑单袋水泥 (;质量一般为 5 g属 Ok )

特点，用坐标变换法和符号法对机器人机构运动学方程进利行推导，到 5自由度袋装物料搬运机器人的逆运动学求解得的通用公式，实际的袋装物料搬运机构的位置及速度控制为 提供了依据。

较重物体，搬运过程中应保持腕部始终朝下，以减小 末端重物对机器人产生的附加力矩，这需要增加一个

关键词：装物料搬运机器人；动学分析；动学逆解袋运运中图分类号：H12 T 2文献标识码： A

腕部自由度 4由于抓取与释放都保证末端夹持器侧； 壁的方向，样调整末端姿态也需要一个自由度这 5, 坐标系如图 2所示。

研究机器人的运动学逆解是机器人运动规划和

轨迹控制的基础，直接关系到运动分析与编程。正向运动学的解是唯一确定的，各个关节变量给定之即后，机械手臂末端执行器的位姿唯一确定。反之， 已知机器人的初始位姿，如何将末端放在所期望的位姿上，即为了把机器人从一个位置移动到另一个位置上，求解机器人的各个关节变量，于逆运动学问题属讨论的范围。本文针对机械手臂的结构，从运动学的角度，出了运动学的解析逆解，求为袋装物料搬运机构的控制提供了必要的运动学参数¨。 j 图 1物料搬运机器人简图

4

1坐标系的建立 本文所研究的袋装物料搬运机器人属于 5自由度关节式机器人，器人结构如图 1机所示。该机器人

的 5个关节都是转动关节，以水泥袋搬运为例，述描搬运机器人的作业特点为：机器人在装车作业时处于水泥袋料垛与汽车车厢之间，将水泥袋装运至车厢内

各个位置，保证机器人的大臂和小臂联合转动后，机 器人的夹持器能够到达摆放水泥袋的上部位置，且并

保证大、臂不会与车厢侧板发生干涉。机器人的小 J 关节及其形式如图 1所示：由于袋装物料分布的范围较广，基座需要有一个绕轴方向的自由度 1用来调节机械臂到达不同抓取与释放位置的指向；了调节为 一

图 2物料搬运机器人零位时各杆坐标系

2运动学方程的建立 5自由度袋装物料搬运机械手臂可以认为是由 系列关节连接起来的连杆机构所组成。把构件坐标系嵌入机械手臂的每一个连杆机构中，可以用齐次变换来描述这些坐标系之间的相对位置和方向。 描述一个连杆与下一个连杆之间关系的齐次变

收稿日期：0 7— 5— l 20 0 2基金项目：省自然科学基金 ( 2 0 G 3;山东 Y 0 7 2 )山东省教育厅科技计划 (0 B 2 J5 0 )

作者简介：李长春(9 6一)男， 15,安徽砀山人，教授，硕士生导师。