传统筒子纱的抓取和搬运都是通过人工完成的,由于在染色过程中,化工材料比较多,对人体存在一定的伤害,本论文采用机械臂完成对筒子纱的抓取和搬运工作,并且以纺纱机械臂为背景设计一套虚拟仿真系统,最终实现Unity3D和下位机实现通信,从而在PC端实现Z对真实机械臂运动的控制和可视化的监控。本文选用某型号irb120为研究对象,以运动学为理论基础,规划运动路线。在机械臂的末端外加一个电动手爪,采用STM32控制输出高低电平来控制手爪的开合,由于机械臂自带的16路I/O输入输出,外部STM32通过点对点的方式机械臂实现通信;对于上位机,采用Unity3D,并且创建GUI人机交互界面,仿真纺纱机械臂的路径,最终PC端通过串口或者TCP/IP通信协议实现和下位机的通信,整个虚拟仿真的系统就构建完成。本文的主要内容如下:(1)首先介绍了运动学理论,这是路径规划和虚拟仿真运动学的理论基础。选用经典的D-H参数法,对几何模型建立正运动学方程;然后采用代数法法来进行运算,推导出逆向运动学的解;最后还分析了三次多项式插值法,让我们规划的运动轨迹更加平滑。(2)在机械臂的末端加上了一个电动手爪,外加一个STM32的控制板,可以实现电动手爪对筒子纱抓取工作,由于机械臂有16路的IO 口的输入和输出,可以通过外加的STM32板实现对机械臂点对点的控制。(3)建模是虚拟仿真的前提。首先在SolidWorks中对机械臂进行建模,然后经过3ds Max的转换,导入到Unity3D场景中,完成了机械臂虚拟仿真的三维场景的构建。(4)采用的是MVC的设计思想,运用C#编写程序来实现机械臂人机交互界面的设计,并控制机械臂完成预设的运动轨迹。其中还运用了内置的物理引擎实现碰撞检测、旋转平移矩阵等,逼真的实现了机械臂的虚拟仿真。