描述并分析了一种在白车身生产线中用于上料的R-θ型圆柱坐标机器人。对机器人的各个关节特性进行了分析,并确定了关节间的耦合关系。使用D-H方法建立了R-θ型机器人的连杆坐标系,并参考之前关节的耦合关系,求解了机器人的运动学问题。然后使用ADAMS建立机器人模型并进行运动学仿真,验证运动学模型的正确性。

针对机器人不同运动学的建模方法,以KUKA机器人KR16-2为模型,分别采用Craig和Spong的D-H方法(全称Denavit-Hartenberg方法),建立D-H坐标系,建立机器人运动学模型,求解正逆运动学方程,并利用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对机器人正逆运动学进行示教验证。通过两种D-H方法比较验证了机器人运动学模型的正确性与合理性,同时,在末端三关节轴线相交于一点的六自由度工业机器人中,两种不同D-H方法除了在模型建立上不同外,其最终正逆运动学求解一致。

以5自由度串联机器人为研究对象,采用D-H法建立该机器人运动学模型,并利用微小位移合成法建立该机器人的位置误差模型,通过理论计算得到末端位置静态误差表达式。以末端位置最大误差值为评价指标,运用控制变量法,研究各连杆参数误差对该串联机器人末端位置精度的影响程度。提出一种利用Jacobi矩阵将末端运动轨迹在Descartes坐标下的误差转换为关节角修正量的算法,并对其运动过程中的关节转角进行优化。仿真结果表明,该优化方法正确、有效,可有效降低运动路径误差至3mm以下。

油气钻井作业环境恶劣,工作强度大,属高危作业,研究机器人技术在油气钻井作业中的应用意义十分重大。油气钻机用的自动井架工是一个多自由度的多关节机械手,是机器人技术的典型应用。为研究其轨迹规划和为进一步完成自动井架工的控制系统设计奠定基础,详细叙述了自动井架工运动学模型的建立,完成自动井架工进行了运动学位姿分析和速度正解、逆解分析;并对控制控制系统需求的控制变量进行求解;推导过程完整简洁,便于控制系统软件设计,对开发设计该类型的机械手系统有重要的参考和借鉴意义。