对于工业机器人,我们可以简单地认为机器人是伺服系统控制的连杆机构。要使其运动,首先要让其知道它现在所在的位置和工作空间点的位置,然后以参数的形式将位置输给控制器,来驱动连杆。这些关节参数变量值为多少时,机器人才能达指定的工作空间点呢?这需要机器人完成从三维空间到关节空间的转换(即完成逆运动学计算)。 为使机器人按预定的轨迹运动,比如说按直线,必须把这一路径分成许多小段,让机器人按照分好的小段路径在两点间依次运动(轨迹规划)。这就意味着对每一小段,都必须计算新的逆运动学解。事实上,机器人的大部分资源都用于这两种计算。这就是为什么设计者必须尽量事先做好所有的数学处理。 标准工业机器人只不过是一台具有若干个自由度的机电装置。孤立的一台机器人在生产中没有任何应用价值。只有根据作业的内容,工件形状、质量和大小,给机器人配以辅助装置,机器人才会成为使用的加工设备。其中最为重要的是末端执行器。 本文研究的主要内容是针对ABB公司1400型机器人,首先,详细阐述如何建立机器人运动方程的一般方法及其运动正解,重点讲述六自由度旋转关节机器人的运动逆解的求解过程,得到其运动逆解公式,为实现实时控制和工程应用奠定了理论基础。 其次,分析了机器人轨迹规划的一般性问题,在关节空间的轨迹规划针对不同的条件分别详述了线性函数插值、三次多项式函数插值和在笛卡尔空间的轨迹规划。 最后,就工业机器人在不同场合配备不同的末端执行器的特点,阐述常用的末端执行器的结构和及其特点,并且就现有的气动手爪的设计作一简单分析。