焊接机器人D-H法刚体运动学及机器人正运动学求解

3. 3. 2 D-H法刚体运动学及机器人正运动学求解（焊接机器人）

本系统所用ABB机器人均为6自由度串联机器人，各关节如图3.8 0 6自由度串联机器人一般都由六个旋转关节构成，六个关节分别为S, L, U, R, B, T。各关节之间有如下特点:

(1)关节S的轴线方向竖直向上;

(2)关节R, B, T轴线相交于空间一点，该点称为腕关节点;

(3)关节L, U, B相互平行;

(4)关节B轴线垂直于关节R, T轴线所在的平面。

D-H法假设机器人全部由旋转或者滑动运动副和连杆组成，每一个关节都可以用一个坐标系表示出来，关节之间坐标系的变换可以用一个四维齐次变换矩阵描述出来，因此可以顺次建立从一个关节到最后机器人末端执行器的四维齐次变换矩阵，然后将得出来的齐次矩阵顺次相乘，就可以得到末端执行器到第一个关节坐标或者参考坐标系的转换矩阵，从而求出末端执行器在参考坐标系的绝对位置坐标。

如图3.9所示，假设第一关节为n，第二、三关节分别为n+1, n+2。每个关节都要指定自己的xyz轴的方向。由于串联机器人通常都为旋转关节，因此指定z轴方向为旋转关节的轴线方向(按右手旋转定则确定朝向)，x轴方向确定为相邻两个关节z轴的公垂线方向。8角为z轴的旋转角度，a表示每一条公垂线的长度，a角为两个相邻关节z轴的夹角，d表示在z轴上相邻两条公垂线的距离。从(b)到(g)的变化如下:

可以从机器人机座开始，6个关节坐标顺次变换，求出6个A矩阵，然后相乘就能得到总的变换矩阵。

对于本焊接系统，需要对供料机器人进行坐标变换求解。IRB 66505机器人本体结构如图3.10所示。图中，第4关节R长度为A. IRB 66505对应三种型号，不同型号关节R长度不同。本系统选择IRB 66505-200/3.0型号，关节R长度为A为1142mm。

为了对IRB 6650S机器人进行坐标系求解，需要建立机器人关节坐标如图3.11所示。图3.11中，以机器人底座法兰盘中心为X0 Y0 Z0坐标系原点，旋转轴线为z0 轴，x0 轴在

3. 3. 3机器人系统标定

本焊接系统中，由于管桩端板的焊缝位置不确定，所以需要用计算机图像识别的方法捕捉焊缝位置，得出焊缝的中心线坐标。供料机器人从中转工位台夹取端板后，然后转至CCD传感器进行拍照，由焊缝图像处理系统精确定位焊缝位置。此时，如图3.13.图像处理系统以供料机器人夹具坐标系(O6坐标系)为基准得出焊缝坐标。焊缝定位完成后，供料机器人需要改变位姿运转至焊接机器人处，供料机器人各轴角度发生变化，

TCP点已经改变，所以需要进行焊接机器人系统标定。