第12期 2016年12月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)12005204
DOI:10.13462/j- cnki. mmtamt.2016.12.015
基于D-H算法的棉桶更换复合机器人
运动学建模与仿真分析
杨前明，刘亚琼，王伟，王晓媛
（山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590）
No.12 Dec.2016
摘要：文章以棉桶更换复合机器人为研究对象，根据研究作业工艺需要，建立了作业平面坐标系；采用D-H算法建立复合机器人抓握棉桶运动数学模型，运用MTALAB软件获得棉桶作业空间轨迹集合；利用RoboticsToolbox工具箱建立复合机器人仿真模型，进行轨迹规划。对仿真结果分析表明，作业空间轨迹集合包含了棉桶更换作业规定的作业路径，末端运行轨迹连续平滑，各关节运动平稳，无干涉，满足棉桶搬运与更换作业要求。
关键词：复合机器人；棉桶更换；运动学建模；轨迹空间集合；轨迹规划
中图分类号：TH165；TG659
文献标识码：A
Kinematic Modeling and SimulationAnalysis of CottonBarrel Replacement
Composite Robot Based on D-H Algorithm
YANG Qian-ming, LIU Ya-qiong, WANG Wei, WANG Xiao-yuan
( College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdac Shandong 266590,China)
Abstract: The working plane coordinate system was established taking the cotton barrel replacement com-posite robot as the research object according to the research requirements of operation technology. The math-ematical model of composite robot grasping cotton barrels was established using D-H method and the work space trajectory set obtained using MTALAB software. The simulation model of the composite robot was es-tablished using Robotics Toolbox and the trajectory planed. The simulation results show that the work space trajectory set contains operating trajectories planned of the composite robot and the terminal trajectory of the operation parameters are continuous and smoothly. That each joint of the robot motions stably and show no ea barrel carried and replaced.
Key words: composite robot; cotton barrel replacement; kinematics model; trajectory space set; trajectory planning
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引言
工业机器人近年来在制造业、物流等领域已经获
得比较广泛的应用。在纺织业，随着工业4.0、智能制造发展的需要，纺织业劳动密集型现状，对于辅助作业机自动化装备、机器人的应用尤为迫切：另一方面纺织车间较高的温湿度与噪音环境较差，一种用于前纺阶段棉桶搬运更换作业的装备呼之欲出。文献资料研究表明，妥善解决这类技术问题原理方法未见报道。
本文提出了一种由AGV与4轴机器人组合一体的复合机器人（Compositewheelandpalletizingrobot， CWPR)设计方案，为进一步分析其作业时端点轨迹的合理性，采用D-H算法建立了的复合机器人运动学模型[1]，通过MATLAB编程[2]获得到了末端执行器作业空间三维图[3]以及运动轨迹曲线[4]，验证复合机器人
收稿日期：2016-02-23;修回日期：2016-03-28
结构设计、轨迹规划的合理性。
1复合机器人结构设计与作业要求 1.1工艺流程
图1所示为 CWPR机器人结构三维示意图，
主要由AGV 轮式搬运机器人与码垛机器人复合而成。前者完成行走与导向功能，后者完成棉桶更换作业任务。
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1.轮式机器人2.3.5.6.棉桶4.码垛机器人图1CWPR机器人结构三维示意图
*基金项目：青岛市科技计划项目（QDKJX-201305-066）
作者简务数据960—），男，江苏如皋人，山东科技大学教授，博士，研究方向为机械电子工程，（E-mail)yqm8396@163.com。