基于AutoCAD的PUMA560機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解分析

　　根據(jù)PUMA560 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)建了機(jī)器人的AutoCAD模型和D-H 坐標(biāo)系。采用機(jī)器人D-H 坐標(biāo)變換法，建立了PUMA560 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的數(shù)學(xué)模型。借助AutoCAD 平臺(tái)對(duì)工件中心位置和姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量，使得數(shù)學(xué)模型和CAD 運(yùn)動(dòng)仿真得到了較全面的相互驗(yàn)證，對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能研究具有積極意義。

　　機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)是機(jī)器人技術(shù)的重要構(gòu)成部分，是運(yùn)動(dòng)分析、軌跡控制和離線編程的重要基礎(chǔ)。運(yùn)動(dòng)學(xué)正解研究的是已知機(jī)器人各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)變量，求工件中心(末端執(zhí)行器中心)相對(duì)基坐標(biāo)系位姿的問(wèn)題。

1、CAD 模型與D-H 坐標(biāo)系的建立

　　(1) PUMA560 機(jī)器人的CAD 建模

　　PUMA560 機(jī)器人由機(jī)座1 和6 個(gè)活動(dòng)桿件構(gòu)成，具有6 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。使用AutoCAD 平臺(tái)提供的實(shí)體建模、實(shí)體編輯和布爾運(yùn)算等功能，可以很方便地建立各個(gè)桿件的實(shí)體模塊(略)，根據(jù)各個(gè)構(gòu)件的裝配關(guān)系和位置尺寸可以調(diào)整好機(jī)器人的初始狀態(tài)的相對(duì)位姿關(guān)系，如圖1。

　　(2)D-H 坐標(biāo)系的建立

　　機(jī)座坐標(biāo)系(X0Y0Z0)連在機(jī)座1 上，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將其原點(diǎn)O0平移，使O0、O1重合，按照右手坐標(biāo)系規(guī)則建立各活動(dòng)桿件坐標(biāo)系，圖2 是較簡(jiǎn)便的一種。

　　PUMA560 機(jī)器人桿件坐標(biāo)系的原則可以用轉(zhuǎn)角θi、扭角αi、桿長(zhǎng)hi和偏距di 4 個(gè)構(gòu)件參數(shù)來(lái)描述。zi軸取桿件i 與桿件i+1 副的軸線方向，而xi軸則取沿相鄰兩z 的公垂線方向。桿長(zhǎng)hi是沿xi軸從zi-1軸至zi軸的距離，規(guī)定與xi軸正向一致的距離為正。偏距di是沿zi-1軸從xi-1軸至xi軸的距離，規(guī)定與zi-1軸的正向一致的距離為正。扭角αi是繞xi軸從zi-1軸至zi軸角位移， 規(guī)定從xi軸方向觀察逆時(shí)針?lè)较虻慕俏灰茷檎�。轉(zhuǎn)角θi是繞zi-1軸從xi-1軸至xi軸的角位移，規(guī)定從zi-1軸方向觀察逆時(shí)針?lè)较虻慕俏灰茷檎��?/p>

4、結(jié)語(yǔ)

　　建立了PUMA560 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的CAD幾何模型與數(shù)學(xué)模型，通過(guò)AutoCAD 對(duì)起始和運(yùn)動(dòng)后的仿真和測(cè)量，使得正解數(shù)學(xué)模型與CAD 模型仿真在位置和姿態(tài)方面得到了較全面的相互驗(yàn)證，對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能后續(xù)研究工作具有積極意義。