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MATLAB环境下六自由度焊接机器人运动学逆解及优化
机械设计 与制造 第7期 182 Machinery Design Manufacture 2013年 7月 MATLAB环境下六自由度焊接机器人运动学逆解及优化 王战中，杨长建，刘超颖，赵 赛，杜启鑫，熊 蒙 (石家庄铁道大学，河北 石家庄 050043) 摘 要 ：通用工业机器人运动学方程有多组逆解，而机器人系统最终只能选择其中的一组解来驱动机器人进行工作， 因此需要对多组逆解进行选择优化后作为机器人的最优解。由于逆解的求解过程非常复杂，因此通过分析焊接机器 人的正、逆运动学求解过程，提 出用MATLABGUI编程来 自动求解机器人的多组逆解，并采用最短行程的原则 自动 寻找机器人的最优解。与其他方法相比，该方法简单明了，计算速度快。最后给出两组计算实例来验证计算机求解结 果的正确性 。 关键词：焊接机器人；逆运动学；MATLAB；最优解 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2013)07—0182—03 KinematicsInverseSolutionandOptimizationof6DOFWeldingRobotwithMATLAB WANGZhan-zhong，YANGChang-jian，LIUChao—ying，ZHAOSai，DUQi-xin，XIONGMeng (DepartmentofMechanicalEngineering，ShijiazhuangTiedaoUniversity，HebeiShijiazhuang050043，China) Abstract：Usuallytherearemorethanoneinversesolutionstokinematicsequationofgeneralindnstrialrobot，whiletherobot control-s~tem willonlyu$eone optimizedsolutionastheoptimal solutointodrivethe robot，SO thekinematicsinverse solutoinsshouldbeoptimizedandchoser~Duetothecomplexityoftheinversesolutionandbasedontheanalysisofthe weldingrobotspositivenad inversekinematicssolutoin，amethod that nsetheMATLAB GUIprogrammingtosolve the inversesolutoinnadtheshorteststrokeprincipletoautomaticsearchfortheoptimalsolutionoftherobotsiproposed Compraedwithothermethods，thsimethodsisimpleandclera，andthecomputingspeedsi知 Finallytworgoupof calculatingexmaplesraegiventoverifythecorrectnessoftheresultcalculatedwiththsimethod KeyW ords：W eldingRobot；InverseKinematics；M ATLAB；OptimalSolution 1引言 六 自由度机器人逆解的个数不是唯一的，一般隋况下，连杆 的非零参数越多，到达某一特定位置的途径也就越多。在不考虑 外部因素的情况下，一个全旋转关节的六 自由度机器人的逆解可 能多达 16组，对于解耦六 自由度机器人 (具有球型手腕的机器 人)，最多有8组逆解。但在实际工作中，机器人系统最终只能选 择一种最优解来执行任务㈣。针对工业中常用的六 自由度焊接机 器人 ，按 “最短行程”的标准求解最优逆解并用MATLAB软件编 图1焊接机器人三维实体模型
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