6-DOF双臂机器人轨迹规划与动力学仿真*

朱永飞，查文斌，周 攀，徐向荣

(安徽工业大学，安徽 马鞍山 243000)

0 引 言

随着“中国智能制造2025”的提出，工业机器人成为智能制造中不可或缺的角色[1]，同时，因其独特的操作灵活性, 已在工业装配, 焊接喷涂、安全防爆等领域得到广泛应用[2]。笔者研究的双臂机器人各有六个自由度，理论上六自由度的机械臂可以达到空间任一位置，这也是实际生产生活中应用最多的一种机器人。

利用SolidWorks建立6-DOF双臂机器人模型，确定D-H参数[3], 建立关节连杆模型，利用MATLAB工具箱Robotics Toolbox[4]建立机械臂D-H模型，分别采用七次多项式和B样条曲线[5]对机械臂进行轨迹规划，得出机械臂位移、角速度和角加速度等重要运动参数随时间的变化数据,最后利用Adams软件建立机械臂虚拟样机，将轨迹规划仿真数据导入Adams中，对其进行动力学仿真分析，得出各个关节力矩变化。

1 机械臂模型建立

利用SolidWorks绘图建立六自由度双臂机器人的三维模型，如图1所示，相邻两部件均通过关节轴构成转动副，通过转动副的角度转动，便可使得机械臂达到预定的空间位置。

图1 6-DOF双臂机器人三维模型

2 机械臂关节空间的轨迹规划

工业机器人运动性能的优劣往往体现在运动是否平稳，运动控制算法、外部干扰以及机器人自身结构等都是影响其运动轨迹平滑的因素，其中轨迹规划是最重要的[6]。

机械臂末端从一个位置运动到另一个位置的方法有许多，轨迹规划就与运动的方法有关系。通过对各关节的位移、角速度等参数的确定，并且满足运动学和动力学的要求，以此减小机械臂在运动过程中出现的振动，获得预想中的运动轨迹。……