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PR1400焊接机器人数学模型和运动轨迹仿真

时间：2017-11-08 来源：机器人在线阅读：9391

PR1400焊接机器人运动轨迹仿真

1基于MATLAB的PR1400焊接机器人建模

为了对PR1400焊接机器人进行轨迹规划仿真，首先需要建立相应的机器人数学模型。根据表3.1中的参数，在MATLAB中，用Robotics Toolbox Z具箱中的link和robot函数来建立PR 1400焊接机器人的三维模型，并将机器人命名为‘PR 1400'。构建机器人模型的程序如下:

L1=link([-pi/2 0.185 0 0.42 0]，'standard');

L2=link([0 0.76 0 0 0]，'standard');

L3=link([-pi/2 0.15 0 0 0]，'standard');

L4=link(pi/2 0 0 0.456 0]，'standard');

LS=link([-pi/2 0 0 0 0]，'standard');

L6=link([0 0 0 0.21 0]，'standard');

r=robot({L1 L2 L3 L4 LS L6});

r.name='PR 1400';

drivebot(r)

通过在MATLAB命令窗口中运行上述程序，即可生成PR1400焊接机器人初始状态(各个关节角度为零时)的三维数学模型，如图5.1所示。

2基于MATLAB的PR1400焊接机器人关节空间轨迹仿真

1基于三次多项式插值的PR1400焊接机器人关节空间轨迹仿真

随机选取两个插补点如起始点qs=[-0.7540 -1.3194 0.5026 0.6283 0.4398 0.5026];终止点qe=[2.6389 -1.0053 -0.3141 -0.4398 -0.6283 -0.6911];按照第四章中介绍的三次多项式插值方法，通过MATLAB对机器人的每个关节的角位移、角速度、角加速度进行仿真。

由图5.2可看出PR1400焊接机器人的每个关节曲线连续平滑的从设定的初始角度运动到终止角度，角速度曲线是圆滑对称的抛物线形，角加速度是一条直线。从平滑连续的角位移、角速度和角加速度曲线可以分析出，PR 1400焊接机器人在运行过程中定位准确，工作平稳，不存在重大振动和冲击的现象，满足轨迹规划要求。

2高阶多项式插值的关节空间轨迹仿真

本节五次多项式仿真仍采用5.2.1节中三次多项式插值所采用的插值始末点，qs=[-0.7540-1.3194 0.5026 0.6283 0.4398 0.5026];qe=[2.6389-1.0053 -0.3141 -0.4398-0.6283 -0.6911];按照第四章中介绍的五次多项式插值方法，通过MATLAB对机器人的每个关节的角位移、角速度、角加速度进行仿真。

由图5.3可看出PR 1400焊接机器人的每个关节曲线连续平滑的从设定的初始角度运动到终止角度，角速度曲线是圆滑对称的抛物线形，角加速度是一条类似正余弦函数的曲线。从平滑连续的角位移、角速度和角加速度曲线可以分析出，PRI400焊接机器人在运行过程中定位准确，工作平稳，不存在重大振动和冲击的现象，满足轨迹规划要求。同时对比图5.3和图5.2可以看出采用五次多项式的关节加速度变化更平缓，说明机械臂的受力变化平稳，机械臂承受的冲击振动更小。

3抛物线过渡的线性插值的PR1400焊接机器人关节空间轨迹仿真

由图5.4可看出，PR1400焊接机器人的每个关节曲线连续平滑的从设定的初始角度运动到终止角度。角速度曲线先线性递增，中间保持水平直线，最后再线性递减到0。角加速度曲线先水平一段，然后跳变到零保持水平一段，最后再跳变到与开始大小相等方向相反的水平直线位置，并水平一段。进一步分析可知，此轨迹规划，PR1400焊接机器人的角位移、速度平滑连续，但是加速度存在两次跳变现象，因此机械臂在运行过程中会出现两次振动和冲击。但是在两次振动之间，机械臂存在不受力的情况，此时能够保证机械臂运动平稳，此时的焊接质量非常高，这一点也是抛物线过渡插值法的优点之处。