IRS-300六轴机器人运动学建模与参数仿真分析

陈博，杨健，闫恒，赵琳

(兰州理工大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730000)

0 引言

伴随着现代工业自动化水平的不断提高，机器人在批量化生产中逐步发挥着不可替代的作用[1]。工业机器人主要由机身主体、驱动系统和控制系统3部分组成[2]。机器人的运动学分析是机器人学的一个重要组成部分，可为机器人的动力学仿真分析、轨迹规划和运动控制提供重要依据[3]。运动学分析主要包括机器人的正逆运动学。当已知所有的关节变量时，可以用正运动学来确定机器人末端执行器的位姿。如果要使机器人末端执行器放在特定点上并且具有特定的姿态，可用逆运动学来计算出每一关节的关节变量[4]。国内机器人的研发相对于国外起步较晚，总体相对落后。近些年来，国内涌现出一批优秀的机器人研发公司，例如沈阳新松、南京埃斯顿、广州数控、埃夫特和深圳汇川等等。2013年以来，中国连续六年成为全球最大的机器人市场，并且前五年的市场增速一直位居全球第一[5]。IRS-300是一款应用于装配领域的垂直多关节串联结构六自由度工业机器人，该机器人本体质量35kg,末端最大负载3kg，最大运动半径638mm，重复定位精度±0.02mm。

1 IRS-300的运动学分析

机器人是由一系列连杆通过关节连接起来的链式运动机构[6]。机器人运动学仅研究各杆件之间的运动关系，不考虑杆件之间相互作用力的影响。根据相邻关节和杆件之间的关节角θi、横距di、杆件长度ai和扭转角αi确定齐次矩阵，并最终得到末端执行器的坐标系相对于基坐标系的齐次变换矩阵，从而确定末端执行器相对于基座处于何种姿态，以便完成作业。……