基于A(yíng)utoCAD的PUMA560機器人運動(dòng)學(xué)正解分析

　　根據PUMA560 的結構特點(diǎn)，構建了機器人的AutoCAD模型和D-H 坐標系。采用機器人D-H 坐標變換法，建立了PUMA560 機器人運動(dòng)學(xué)正解的數學(xué)模型。借助AutoCAD 平臺對工件中心位置和姿態(tài)進(jìn)行測量，使得數學(xué)模型和CAD 運動(dòng)仿真得到了較全面的相互驗證，對工業(yè)機器人運動(dòng)性能研究具有積極意義。

　　機器人運動(dòng)學(xué)是機器人技術(shù)的重要構成部分，是運動(dòng)分析、軌跡控制和離線(xiàn)編程的重要基礎。運動(dòng)學(xué)正解研究的是已知機器人各關(guān)節的運動(dòng)變量，求工件中心(末端執行器中心)相對基坐標系位姿的問(wèn)題。

1、CAD 模型與D-H 坐標系的建立

　　(1) PUMA560 機器人的CAD 建模

　　PUMA560 機器人由機座1 和6 個(gè)活動(dòng)桿件構成，具有6 個(gè)旋轉關(guān)節。使用AutoCAD 平臺提供的實(shí)體建模、實(shí)體編輯和布爾運算等功能，可以很方便地建立各個(gè)桿件的實(shí)體模塊(略)，根據各個(gè)構件的裝配關(guān)系和位置尺寸可以調整好機器人的初始狀態(tài)的相對位姿關(guān)系，如圖1。

　　(2)D-H 坐標系的建立

　　機座坐標系(X0Y0Z0)連在機座1 上，為簡(jiǎn)化計算，將其原點(diǎn)O0平移，使O0、O1重合，按照右手坐標系規則建立各活動(dòng)桿件坐標系，圖2 是較簡(jiǎn)便的一種。

　　PUMA560 機器人桿件坐標系的原則可以用轉角θi、扭角αi、桿長(cháng)hi和偏距di 4 個(gè)構件參數來(lái)描述。zi軸取桿件i 與桿件i+1 副的軸線(xiàn)方向，而xi軸則取沿相鄰兩z 的公垂線(xiàn)方向。桿長(cháng)hi是沿xi軸從zi-1軸至zi軸的距離，規定與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， 規定從xi軸方向觀(guān)察逆時(shí)針?lè )较虻慕俏灰茷檎�。轉角θi是繞zi-1軸從xi-1軸至xi軸的角位移，規定從zi-1軸方向觀(guān)察逆時(shí)針?lè )较虻慕俏灰茷檎��?/p>

4、結語(yǔ)

　　建立了PUMA560 機器人的運動(dòng)學(xué)正解的CAD幾何模型與數學(xué)模型，通過(guò)AutoCAD 對起始和運動(dòng)后的仿真和測量，使得正解數學(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證，對機器人運動(dòng)性能后續研究工作具有積極意義。