基于AutoCAD的PUMA560機器人運動學正解分析

　　根據(jù)PUMA560 的結(jié)構(gòu)特點，構(gòu)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 機器人運動學正解的數(shù)學模型。借助AutoCAD 平臺對工件中心位置和姿態(tài)進行測量，使得數(shù)學模型和CAD 運動仿真得到了較全面的相互驗證，對工業(yè)機器人運動性能研究具有積極意義。

　　機器人運動學是機器人技術(shù)的重要構(gòu)成部分，是運動分析、軌跡控制和離線編程的重要基礎(chǔ)。運動學正解研究的是已知機器人各關(guān)節(jié)的運動變量，求工件中心(末端執(zhí)行器中心)相對基坐標系位姿的問題。

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 個活動桿件構(gòu)成，具有6 個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。使用AutoCAD 平臺提供的實體建模、實體編輯和布爾運算等功能，可以很方便地建立各個桿件的實體模塊(略)，根據(jù)各個構(gòu)件的裝配關(guān)系和位置尺寸可以調(diào)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，為簡化計算，將其原點O0平移，使O0、O1重合，按照右手坐標系規(guī)則建立各活動桿件坐標系，圖2 是較簡便的一種。

　　PUMA560 機器人桿件坐標系的原則可以用轉(zhuǎn)角θi、扭角αi、桿長hi和偏距di 4 個構(gòu)件參數(shù)來描述。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軸方向觀察逆時針方向的角位移為正。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軸方向觀察逆時針方向的角位移為正。

4、結(jié)語

　　建立了PUMA560 機器人的運動學正解的CAD幾何模型與數(shù)學模型，通過AutoCAD 對起始和運動后的仿真和測量，使得正解數(shù)學模型與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，對機器人運動性能后續(xù)研究工作具有積極意義。