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本科毕业设计（论文）题目：工业机器人运动建模与位姿求解工业机器人运动建模与位姿求解Motion Modeling and Posture Solving of IndustrialRobots摘要随着我国的工业和重工业的迅速发展，对人员需求量也日益增加，这也给人们造成了一定的困扰，于是乎出现了能够减轻人们工作量甚至代替人们工作的机器人，我们也称其称为刚体的位姿。
本文涉及的主要问题山机器人运动的建模问题和位姿求解问题，对加强工业机器人的工作效率起到了一定的作用。
关键词：机器人技术；运动建模：位姿求解ABSTRACTWith the rapid development of industiy and heavy industry in our countiy the demand for personnel is increasing day by day, which also causes some distress to people, so there are robots that can reduce peopled workload and even replace people's work, which we also call industrial robots・With the popularization of industrial robots in various industries, more and more problems appear gradually， which hinders the development of people in the field of robots, and the problem of solving industrial robots has attracted more and more attention. The robot moves in a limited space, and its motion has a certain pose enor. Reducing the eiTor of the robot in the process of work is the center of this paper, the position of the rigid body reference point and the attitude of the rigid body are collectively refeiTed to as the position and posture of the rigid body. The main problems involved in tliis paper are the modeling of the robot motion and the solving of the pose problem, which plays a certain role in eiilianciiig the efficiency of the industrial robot.Key words: Robot teclmology; Motion modeling; Pose solving目录1绪论 (5)1.1课题背景及研究意义 (5)1.2国内外工业机器人研究现状 (5)1.2.1国内对工业机器人的发展及研究现状 (5)1.2.2国外对工业机器人的发展及研究现状 (6)1.3国内外工业机器人运动建模研究现状 (7)1.4本文的主要研究内容 (8)2多刚体运动学理论基础 (10)2.1概述 (10)2.2多刚体系统运动学描述及应用 (10)2.3多刚体系统动力学建模与求解方法 (10)2.3.1多刚体系统动力学建模理论 (10)2.3.2多刚体系统动力学求解方法 (11)2.4本章小结 (12)3工业机器人运动建模 (14)3.1概述 (14)3.2工业机器人的空间运动和建模 (14)3.2.1机器人多维空间的运动和理论 (14)3.2.2工业机器人的建模方法 (14)3.3现代机器人运动建模分析 (17)3.4本章小结 (18)4工业机器人位姿求解 (19)4.1概述 (19)4.2齐次坐标及其变换理论 (19)4.3齐次坐标及其变换求解位姿 (20)4.4本章小结 (22)5全文总结与展望 (23)5.1全文总结 (23)5.2研究展望 (23)参考文献 (25)致谢 (28)1绪论1.1课题背景及研究意义随着机器人的逐渐发展和日渐成熟，工业机器人逐渐加入到人们日常生活和生产中去，机器人也逐渐融入我们的生活，并不只是局限于工业生产中，机器人也给我们的生活带来了许多便利。
基于虚拟仿真技术的工业机器人运动控制仿真工业机器人是一种高精度、高效率的现代生产设备，广泛应用于工业自动化领域。
为了使工业机器人更加稳定、精确地完成各种工作任务，需要对其运动控制系统进行精细的调试和优化。
然而，直接在实际机器人上进行调试非常耗费时间和成本，同时也存在安全隐患。
因此，基于虚拟仿真技术的工业机器人运动控制仿真成为了一种有效的解决方案。
虚拟仿真技术是利用计算机模拟真实环境，进行虚拟试验或仿真的技术。
通过建立准确的模型，将要研究的对象在计算机上进行运动模拟和分析，从而达到预测、优化系统性能的目的。
在工业机器人运动控制方面，虚拟仿真技术可以实现机器人动态运动仿真、控制算法仿真以及多机器人协调控制仿真等模拟实验，为研究可靠控制策略和优化运动轨迹提供有效工具。
在虚拟仿真技术中，常用的建模方法包括灵敏度分析、动力学建模、动力学仿真等方法。
其中，灵敏度分析是一种基于数学模型和因素分析的建模方法，通过对模型和参数的敏感程度进行分析，实现对系统的建模。
而动力学建模主要是分析工业机器人在不同环境下的动力学特性，对机械结构和电气系统进行建模。
动力学仿真则是根据动力学模型，模拟机器人的运动轨迹、力/力矩、速度/角速度等参数，得到机器人在工作过程中的响应和性能表现。
虚拟仿真技术的应用使得机器人的性能测试、控制算法的优化和机器人的协调控制等问题得以更加有效地解决。
基于虚拟仿真技术的机器人控制算法的优化要从控制策略和参数调整两方面入手，通过仿真测试控制策略和参数变化的结果，确定最优的控制方案。
另外，基于虚拟仿真技术的多机器人协调控制仿真可以通过模拟机器人的运动和交互过程，实现多模式下的协调控制，对于工业自动化生产线的集成控制和协调优化有着重要的意义。
虚拟仿真技术的应用还可以帮助工业机器人进行虚拟操作，有效地避免多次试验和操作过程中的安全隐患。
在工作流程中，可以利用虚拟仿真模型为机器人制定良好的运动轨迹和操作规则，从而避免在实际操作中对设备和人员造成的损害。
《装备制造技术》2021年第2期四自由度工业机器人运动学分析与仿真张洪波1,孟丹1,潘宜斌2,冯宝林1,岳亮亮1,李磊1 (1•常州先进制造技术研究所，江苏常州213164:2.合肥固泰自动化有限公司，合肥230051 )摘要：以高粉尘环境下四自由度工业机器人为研究对象，利用D-H法建立机器人运动学方程，求出其位置的解析解，利用solidworks软件建立机器人的三维虚拟样机，并用recurdyn软件进行了运动学仿真验证关键词：工业机器人;运动学分析；运动学仿真中图分类号：TP242.2 文献标识码:A 文章编号：1672-545X(2021 >02-0017-030引言随着人力成本的逐步提高，搬运码垛等运输工 业的发展遭遇了前所未有的掣肘，高速重载工业机 器人技术的研究已成为我国工业领域亟待解决的问 题。
当前，四自由度码垛机器人多是由两个旋转关节 和两个移动关节组成的混联机器人，而四个旋转关 节机器人具有动作灵活、工作空间大、干涉小、结构 紧凑、易密封防尘等优点l h21。
本文采用双平行四边形 串联机构,增加了机器人本体整体刚度，同时可以维 持末端执行机构的水平姿态；对四自由度工业机器 人的四个旋转关节进行结构分析和运动学分析，在 不考虑力与力矩情况下，将机器人相对于固定参考 坐标系的运动作为时间的函数，研究了关节变量和 机器人末端位姿的关系i3'并用recurdyn进行运动 学仿真，验证了机器人数值计算，同时为机器人后续 的轨迹规划,动力学性能分析提供参考。
1机器人结构设计本文机器人的设计负载250 kg，主要由四个旋 转关节组成：（1)转座通过轴线竖直的旋转关节与底 座相连；（2)转座为机器人本体的支撑机构，其上安 装有平衡缸、大臂和副杆连杆；（3)小臂通过电机、减 速器直驱方式安装在大臂关节处，旋转关节处亦为 副杆连杆支撑点；(4)腕部与小臂通过旋转关节相连, 通过副杆连杆和大、小臂形成的平行四边形机构，使 腕部始终保持水平，同时满足腕部的易控性,腕部结 构为法兰盘形式，根据执行机构的不同，连接特定的执行器|51。
刚—柔耦合系统动力学建模理论与仿真技术研究一、概述随着现代科学技术的发展，刚—柔耦合系统在航空、航天、机械工程等多个领域发挥着越来越重要的作用。
这类系统通常由刚体部分和柔性体部分组成，其动力学行为既包含刚体的运动特性，也包含柔性体的变形特性。
如何准确、高效地对刚—柔耦合系统进行动力学建模和仿真，对于理解和预测系统在实际工作条件下的行为，以及优化系统设计具有重要意义。
本文旨在对刚—柔耦合系统的动力学建模理论与仿真技术进行深入研究。
将对刚—柔耦合系统的基本概念、特点和分类进行介绍，明确研究背景和意义。
随后，将综述当前在刚—柔耦合系统动力学建模领域的主要方法和进展，包括基于多体系统动力学理论的建模方法、有限元方法、以及近年来兴起的刚—柔耦合建模方法。
在此基础上，本文将重点探讨刚—柔耦合系统动力学建模的关键技术，如刚柔耦合界面的建模、参数识别、以及模型验证等。
本文还将探讨刚—柔耦合系统动力学仿真的相关技术。
仿真技术的选择和实现对于准确预测系统动态行为至关重要。
本文将分析不同的仿真策略，如多体系统动力学仿真、有限元仿真以及多尺度仿真，并探讨这些策略在刚—柔耦合系统中的应用。
同时，将讨论仿真过程中可能遇到的问题和挑战，如计算效率、精度控制和结果分析等。
本文将通过具体的案例研究，展示所提出的动力学建模与仿真技术在刚—柔耦合系统中的应用效果，验证所提方法的有效性和实用性。
通过本文的研究，期望能为刚—柔耦合系统动力学建模与仿真技术的发展提供新的理论依据和技术支持。
1. 刚—柔耦合系统的定义与特性刚—柔耦合系统是指在工程实际中广泛存在的一类复杂系统，其核心特点在于系统内同时包含了刚性部件和柔性部件。
这种系统的动力学行为不仅受到刚性部件的直接影响，还受到柔性部件的显著作用。
刚—柔耦合系统的动力学建模与仿真技术研究，对于理解和预测这类系统的动态行为具有重要的理论和实际意义。
刚—柔耦合系统可以被定义为一个由至少一个刚性部件和一个柔性部件组成的动力学系统。
