传统串联机器人的分析和设计都是针对某一特定结构的机器人,由于串联机器人机构类型繁多,如果都要将其一一进行分析和计算,则计算量很大,难以满足设计周期要求,且容易出现计算错误。通过Matlab软件编程把机器人的分析和计算集成,并开发出相应的分析和仿真平台可以解决这一问题。为直观反映出机器人的位置和姿态,便于理解和计算,本文运用齐次变换法对机器人进行研究,在D-H坐标和齐次变换矩阵的基础上分析了机器人的运动学正问题,通过雅克比矩阵的Moore-pseudo inverse分析了机器人逆运动学问题,在牛顿-欧拉方程的基础上分析了考虑摩擦时机器人的动力学,运用多项式插值、四元数等方法对机器人的轨迹规划进行了研究。运用Matlab软件把上述理论编写成各个库函数模块,通过Matlab GUI平台把这些库函数集成,编写出一个通用6自由度串联机器人分析和仿真的平台。该平台主要具有两大功能:一个是分析功能,另一个是仿真功能。分析功能包括:(1)计算6自由度串联机器人的运动学正问题、任意位置的雅可比矩阵、机器人灵巧度和求运动学逆解。(2)计算6自由度串联机器人在有/无摩擦力和有/无外力干扰情况下的动力学正问题和逆问题,并绘制出关节力矩、位移、速度和加速度的曲线图。(3)计算6自由度串联机器的关节空间和笛卡尔空间轨迹规划,绘制出机器人的轨迹规划曲线图。仿真功能包括:(1)实现输入6自由度串联机器人的D-H参数建立机器人的三维模型,通过改变机器人关节变量驱动机器人运动。(2)根据机器人的轨迹规划,仿真机器人在空间的运动状态,给出机器人末端执行器的运动轨迹,并以曲线图形式给出各关节变量值。(3)在PD控制器下使机器人沿着给定路径运动,并给出控制运动路径与给定运动路径的对比曲线图。