刘金，巩胜磊，宋健

(1.潍坊学院歌尔科技学院，山东潍坊261061;2.山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590)

0 前言

机器人运动学是机器人学的重要组成部分，研究机器人运动学的目的就是建立机器人各运动构件与末端执行器在空间位置之间的关系，为机器人的优化控制提供理论依据和技术参数。但完成这些工作大都需要建立机器人手臂运动的数学模型，过程繁琐、计算量大、容易出错。文中运用Adams 仿真软件对茄子采摘机器人进行运动学分析与仿真研究，解决了传统多刚体系统运动学分析过程所产生的上述问题，同时能将机器人各个运动机构的运动性能通过图表和模拟动画的形式直观表现出来，为后续机器人的运动轨迹进行规划、结构参数的合理性验证提供有力保证。

1 运动学理论模型

1.1 Denavit-Hartenberg 法坐标系建立

D-H 模型是Denavit 和Hartenberg 提出的对机器人关节和连杆进行表示和建模的方法。它采用4 ×4齐次变换矩阵来描述相邻机器人杆件的空间位置关系，将复杂的运动学问题转化为末端执行器的参考坐标系与基坐标系的4 ×4 等价变换矩阵。如图1，按照D-H 法建立四自由度采摘机器人各连杆坐标系。

图1 茄子采摘机器人各连杆坐标系

矩阵Ai表示连杆坐标系之间的4 阶齐次变换矩阵，一般表达为:

依据图1 建立的采摘机器人各连杆坐标系可以得到各关节连杆参数，如表1。

表1 茄子采摘机器人各连杆参数表

在表1 中，θi是垂直于关节i 轴线的平面内两个公垂线的夹角。……