三自由度并联机器人运动学分析及轨迹研究.pdf

２０１６年第５０卷Ｎｏ．６ ３１ 三自由度并联机器人运动学分析及轨迹研究 周雁丰，丁晋，乔文刚 内蒙古科技大学 摘要：介绍了三自由度并联机器人的结构特点，并对其进行运动学分析，建立该机构的逆向运动学方程。基 于运动学的逆解对并联机器人的轨迹进行规划，采用多项式的方法对轨迹进行修正，在ＵＧ里建立模型再导入ＡＤ ＡＭＳ进行仿真试验。该方法优化了并联机器人的运动特性，提高了抓取速率，避免了抓、取过程中对机器人造成的 冲击。 关键词：并联机器人；运动学；轨迹规划；ＡＤＡＭＳ 中图分类号：ＴＧ６８；ＴＨ１１３　　　　　　文献标志码：Ａ ＳｔｕｄｙａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｈｒｅｅＤｅｇｒｅｅｓｏｆＦｒｅｅｄｏｍＰａｒａｌｌｅｌＲｏｂｏｔＫｉｎｅｍａｔｉｃｓ ＴｒａｊｅｃｔｏｒｙＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳ ＺｈｏｕＹａｎｆｅｎｇ，ＤｉｎｇＪｉｎ，ＱｉａｏＷｅｎｇａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｒｅｅＤＯＦｐａｒａｌｌｅｌｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｋｉｎｅｍａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃａｒ ｒｉｅｄｏｕｔｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｉｎｖｅｒｓｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｕｒｐａｒａｌｌｅｌ ｒｏｂｏｔｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｎｉｎｇ，ａｎｄａｄｏｐｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｆｏｒｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｏｄ ｅｌｉｎＵＧｔｏｉｍｐｏｒｔｉｎｔｈｅＡＤＡＭＳｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｒａｌｌｅｌｒｏｂｏｔｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｄｃｒａｗｌ ｒａｔｅ，ａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅｃａｔｃｈ，ｔａｋｅｐｒｏｃｅｓｓｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｒｏｂｏｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒａｌｌｅｌｒｏｂｏｔ；ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ；ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｎｉｎｇ；ＡＤＡＭＳ 个转动副和六个球面副构成。 　引言 在电子、食品和医药等行业中普遍存在诸如抓 取、分拣以及包装等大量的重复性操作，此类操作通 常由人工完成，不仅劳动强度大，而且不可避免地会 造成不同程度的污染。高速并联机械手由于其定位 精度高、承载能力强、自重负荷比小、易实现高速等 优点，被广泛应用在多个行业中，同时也成为研究的 热点。为使机器人的动平台达到规定的目的地，需 要对其进行轨迹规划，这要求运用逆向运动学对解 图１　并联机器人结构 出的转角加以规划；同时，对机器人的轨迹进行规划 　并联机器人逆向建模 还可以使运动光滑、平稳，减少冲击和振动并提高机 为了建立三自由度并联机器人数学模型，需要 器人的效率和稳定性。本文采用多项式的方法对轨 对其进行参数定量和机构简化。分析其结构特点， 迹进行规划，并基于ＵＧ和ＡＤＡＭＳ软件联合进行仿 并用数学符号和运算表达式对其建立运动学数学模 真试验，试验结果验证该轨迹规划方法可以优化并 型，即将并联机器人中的约束条件用数学方程组