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108机械设计与制造Machinery Design&Manufacture9 ]2018 9 6R机器人工具端的运动学建模及仿真廖伟东，李锻能，王强，廖姣(广东工业大学机电工程学院，广东广州510006)摘要：工业机器人实现加工作业时，工具端沿加工轨迹运动，且要满足加工的位姿要求。
为了控制机器人末端工具工作点相对于工件的轨迹和位姿，建立面向工具坐标系的机器人运动学模型对机器人离线编程有重要意义。
通过将工具坐标系与机器人连杆坐标系分离，研究针对工具坐标系的机器人运动学正、逆解。
提出一种余弦定理结合圆心角定律的机器人空间三点圆?瓜轨迹规划方法，通过调用OpenGL图形库，进行机器人空间圆?瓜轨迹运动仿真，验证了算法的正确性，为本研究条件下机器人离线编程打下理论基础。
关键词%工具坐标系;六关节机器人;轨迹规划;运动学中图分类号:TH16 文献标识码:A文章编号：1001-3997(2018)09-0108-04The Kinematics Modeling and Simulation of 6R Robot with Tool FrameLIAO Wei-dong, LI Duan-neng, WANG Qiang, LIAO Jiao(Guangdong University of Technology Mechanical and Electrical Engineering College,Guangdong Guangzhou510006, China)Abstract：$hile industrial robots achieve machining j obs,it must mee t s the processing requiremen t s of the position andorien t a t ion .In order to seek solutions to the tool coordina t e system for controlling the position and posture of tool frame towards work steady in the robot off—line programming:Separating the tool coordinate system from the robot connecting rod coordinate system,so that obtained the robot forward kinematics and inverse kinematics solution.Explored a method ofthree-point circular arc interpolation of robot space base on law of cosines .Taking advantage of OpenGL graphics library to achieverobot space circular arc interpolation motion simulation,which verify the accuracy of the a l gori t hm and lay the foundation forrobot off-line programming under the involved conditions.Key Words：Tool Coordinate System；6R Robots；Trajectory Planning；Kinematics Modelingl引言打磨、焊接机器人需要在末端装夹磨具、焊枪等工具，而且 工具工作点通常与机器人前一连杆坐标系存在沿！、"、#轴方向 的偏置。
《6R工业机器人轨迹规划与控制研究》篇一一、引言随着工业自动化技术的快速发展，6R工业机器人已成为现代制造业中不可或缺的一部分。
其高精度、高效率、高灵活性的特点使其在装配、焊接、搬运、喷涂等任务中发挥着重要作用。
为了进一步提高机器人的工作性能和效率，轨迹规划和控制技术的研究显得尤为重要。
本文旨在探讨6R工业机器人的轨迹规划与控制方法，以期为相关领域的研究提供一定的参考。
二、6R工业机器人概述6R工业机器人是一种具有六个旋转关节的机器人，能够完成复杂的空间运动。
其运动学模型和动力学模型相对复杂，因此轨迹规划和控制的难度也较大。
然而，由于其高度的灵活性和可编程性，使得6R工业机器人在各种工业应用中具有广泛的应用前景。
三、轨迹规划研究轨迹规划是6R工业机器人研究的重要一环，其目的是为了在给定的任务空间中规划出一条最优的路径，使得机器人在执行任务时能够快速、准确地到达目标位置。
目前，常见的轨迹规划方法包括插值法、优化法和智能算法等。
（一）插值法插值法是一种常用的轨迹规划方法，其基本思想是在关键点之间插入一条光滑的曲线，使得机器人在运动过程中能够达到预定的速度和加速度。
常见的插值法包括多项式插值、样条插值等。
（二）优化法优化法是一种以优化为目标的方法，其目的是在满足一定约束条件下，寻找最优的轨迹。
常见的优化法包括遗传算法、蚁群算法等。
这些算法能够在多个候选轨迹中寻找出最优的轨迹，从而提高机器人的工作效率和精度。
（三）智能算法智能算法是一种基于人工智能的轨迹规划方法，其基本思想是利用机器学习等技术，从历史数据中学习出最优的轨迹规划策略。
常见的智能算法包括神经网络、支持向量机等。
这些算法能够根据机器人的实际工作情况，自适应地调整轨迹规划策略，从而提高机器人的适应性和灵活性。
四、控制策略研究控制策略是6R工业机器人轨迹规划的重要一环，其目的是为了保证机器人能够准确地按照规划的轨迹进行运动。
目前，常见的控制策略包括经典控制策略、现代控制策略和智能控制策略等。
关节机器人的动力学建模与控制随着科技的进步，机器人在人类生活中发挥着越来越重要的角色。
其中，关节机器人作为一种常见的机器人类型，具备灵活的动作和精确的控制能力，被广泛应用于工业生产、医疗护理、教育娱乐等领域。
关节机器人的动力学建模与控制是实现机器人自主运动和交互的核心技术之一。
本文将从动力学建模和控制两个方面，探讨关节机器人的相关问题。
一、动力学建模动力学建模是对机器人运动所涉及的力学现象和运动学关系进行描述和计算的过程。
在关节机器人的动力学建模中，常涉及到机器人的质量、惯性、摩擦、关节力矩等参数。
通过建立机器人的动力学模型，可以精确描述机器人的运动特性，为后续的控制算法提供准确的基础。
关节机器人的动力学模型主要包括基于牛顿-欧拉法、拉格朗日法和伪逆法等不同数学方法的建模。
牛顿-欧拉法是一种常用的动力学建模方法，基于牛顿定律和欧拉方程，通过考虑关节力矩、重力、惯性力和摩擦力等影响因素，得到机器人的动力学方程。
拉格朗日法则是另一种常用的动力学建模方法，通过对系统的动能和势能进行建模，得到机器人的拉格朗日方程。
伪逆法是一种简化的建模方法，通过使用伪逆矩阵来逼近机器人的动力学方程，简化了复杂的动力学计算过程。
二、控制算法控制算法是关节机器人实现自主运动和交互的重要手段。
在关节机器人的控制算法中，通常包括位置控制、速度控制和力控制等几种主要方式。
这些控制方式可以根据机器人的运动特性和任务需求来选择和应用。
位置控制是最常见的控制方式之一，通过控制机器人的关节位置，实现目标位置和实际位置的一致。
位置控制通常利用PID控制器或者模糊控制器进行实现，通过计算关节位置误差和误差的导数和积分，调节控制器输出，实现位置的精确控制。
速度控制是对关节机器人运动速度进行控制的方式，通过调节关节驱动器的转速，实现机器人的期望速度。
速度控制可以辅助实现精确的位置控制，同时可以快速响应外部环境的变化。
力控制是关节机器人实现力学任务和与人类交互的重要手段。
《6R工业机器人轨迹规划与控制研究》篇一一、引言随着制造业的快速发展，工业机器人作为智能制造的重要设备，其在生产线上的应用日益广泛。
6R工业机器人以其灵活性和高效性在各种领域得到了广泛的应用。
其中，轨迹规划与控制技术作为机器人的核心研究内容，对于提高机器人的工作效率、运动精度和稳定性具有重要意义。
本文将重点研究6R工业机器人的轨迹规划与控制技术，探讨其相关理论、方法及实际应用。
二、6R工业机器人概述6R工业机器人是一种具有六个旋转关节的机器人，能够在三维空间内进行复杂的运动。
其运动学模型、动力学特性和控制策略是机器人研究的基础。
6R工业机器人具有高精度、高速度和高负载等特点，广泛应用于汽车制造、电子装配、食品包装等领域。
三、轨迹规划方法研究轨迹规划是6R工业机器人的重要研究内容，它决定了机器人的运动路径和速度。
本文将介绍几种常见的轨迹规划方法：1. 插补法：通过在关键点之间插入中间点，生成平滑的轨迹。
该方法简单易行，适用于对轨迹精度要求不高的场合。
2. 优化法：以机器人的运动学模型为基础，通过优化算法求解最优轨迹。
该方法可以提高机器人的运动精度和效率，但计算量较大。
3. 智能算法：如遗传算法、神经网络等，通过学习的方式获取最优轨迹。
该方法具有较高的自适应性和学习能力，但需要大量的训练数据。
四、控制策略研究控制策略是6R工业机器人的核心，它决定了机器人的运动稳定性和精度。
本文将介绍几种常见的控制策略：1. 经典控制策略：如PID控制、模糊控制等，通过设定阈值和规则来控制机器人的运动。
2. 现代控制策略：如自适应控制、鲁棒控制等，根据机器人的实际运动情况调整控制参数，提高机器人的适应性和稳定性。
3. 智能控制策略：如基于深度学习的控制策略，通过学习机器人的运动数据来优化控制策略，提高机器人的运动精度和效率。
五、实际应用与展望6R工业机器人的轨迹规划与控制在制造业中得到了广泛的应用。
通过合理的轨迹规划和控制策略，可以提高机器人的工作效率、运动精度和稳定性，从而降低生产成本、提高产品质量。
详解六轴关节机器人运动原理和机械结构！附送3D实体模型！什么是关节机器人？关节机器人(Robot joints)，也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一。
适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。
关节机器人的分类关节机器人的摆动方向有铅垂方向和水平方向两种，因此这类机器人又可分为垂直关节机器人和水平关节机器人。
垂直关节机器人如上图所示，模拟了人类的手臂功能，由垂直于地面的腰部旋转轴（相当于大臂旋转的肩部旋转轴）带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等构成。
手腕通常由2～3个自由度构成。
其动作空间近似一个球体，所以也称多关节球面机器人。
其优点是可以自由地实现三维空间的各种姿势，可以生成各种复杂形状的轨迹。
相对机器人的安装面积．其动作范围很宽。
缺点是结构刚度较低，动作的绝对位置精度磨较低。
它广泛应用于代替人完成装配作业、货物搬运、电弧焊接、喷涂、点焊接等作业场合。
水平关节机器人如上图在结构上具有串联配置的二个能够在水平面内旋转的手臂，其自由度可以根据用途选择2～4个，动作空间为一圆柱体。
水平关节机器人的优点是在垂直方向上的刚性好，能方便地实现二维平面上的动作，在装配作业中得到普遍应用。
此外，还可以按照关节机器人的工作性质分类，可分为很多种，比如：搬运机器人，点焊机器人，弧焊机器人，喷漆机器人，激光切割机器人等。
关节机器人的优缺点关节机器人的优点1）结构紧凑，工作范围大而安装占地面积小。
2）具有很高的可达性。
关节坐标式机器人可以使其手部进入像汽车车身这样一个封闭的空间内进行作业，而直角坐标式机器人不能进行此类作业。
3）因为没有移动关节，所以不需要导轨。
转动关节容易密封，由于轴承件是大量生产的标准件，则摩擦小，惯性小，可靠性好。
4）所需关节驱动力矩小，能量消耗较小。
5）代替很多不适合人力完成、有害身体健康的复杂工作。
关节机器人的缺点1）肘关节和肩关节轴线是平行的，当大、小臂舒展成一直线时，虽能抵达很远的工作点，但机器人的结构刚度比较低。
