基于工业机器人运动学仿真分析综述 【摘 要】本文主要针对工业机器人运动学仿真的分析方法进行了综述，主要有D-H法、MATLAB工具箱法、Adams软件法以及CATIA软件法。D-H分析法能够得出空间位置解析式，但不能直观观察机构的运动以及不能分析速度与加速度，而MATLAB、Adams、CATIA软件不仅能够观察机构的实际运动状况，还能够分析速度与加速度。 【关键词】工业机器人； D-H；三维软件； MATLAB；运动学仿线世纪最伟大的发明之一，机器人在短短的几十年内发生了日新月异的变化，机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类的经济发展产生深远的影响。机器人广泛应用于社会的各行各业，包括：医疗、机械、物流、制造、汽车等。工业机器人主要有关节型机器人、球坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、直角坐标型机器人。对于工业机器人的运用，它的运动空间位置与速度、加速度是十分重要的。因此，本文主要叙述了机器人运动学仿线 .D-H法 D-H法是1995年由Denavit和Hartenberg提出的一种建立相对位姿的矩阵方法。多自由度机器人是具有多个关节的空间机构，为了描述末端执行机构的空间位置，在之前的各个关节建立坐标系（如图1），再利用齐次变换描述各个连杆相对于固定参考坐标系的空间几何关系，即用一个4 4的齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系，从而推导出“末端执行机构坐标系”相对于“基坐标系”的等价齐次变换矩阵，建立执行机构的运动学方程。 在建立空间位姿方程以后，需要对位姿方程进行仿真分析。仿真的方法主要有：图解法、解析法、数值法。图解法直观但易受自由度的影响，解析法精度高，但是不直观、通用性不强。因此，一般采用数值法，充分利用计算机的图像和数据处理能力。一般采用概率论里的蒙特卡洛方法，即通过MATLAB软件的rand（）函数产生位姿方程的关节变量随机值，再带入位置方程，得到末端执行机构参考点的坐标值，然后利用plot3函数画出空间的点，最后就得到了末端执行机构的位置工作空间（如图2）。 对图2工作空间分析可以得出：D-H分析方法能够较为准确的分析机器人末端执行机构的工作空间，但是不能直接观察机器人的实际运动状态，不够直观。另外，对于末端执行机构的加速度分析主要利用运动学逆解以及各机构的几何位置关系，推导较为复杂。 2 .软件求解法 2.1 MATLAB软件 MATLAB是一个功能强大的软件，在其中包含了许多的专业工程应用领域的工具箱，Robotics-toolbox工具箱就可以应用在D-H结果分析。要使用工具箱对工业机器人对象的建立，就需要Robotics-toolbox工具箱集成的大量库函数。对于给出的D-H参数，利用Link函数与Robot函数建立模型，再利用Drivebot函数生成三维模型，最后驱动关节标尺的滑块，观察末端执行机构的空间运动情况（如图2）。对于空间工作位置的数据获取，需要利用Fkine函数。当然，MATLAB软件可以对工业机器人做速度与加速度的分析，主要利用Fdyd函数和Accel函数。其中，Fdyd函数得到关节的速度向量，Accel函数得到关节的加速度向量。 2.2 Ad

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