郝建豹，宋春华

（广东交通职业技术学院 机电工程系，广东 广州 510800）

1 引言

随着工业自动化的发展，业界希望工业机器人能够像人类的手臂一样能够高效、灵活、优美自然的运动，6-DOF机器人是工业机器人应用最为广泛的一种类型[1]。德国库卡（KUKA）机器人公司设计的6-DOF机器人几乎具备了人类手臂的全部操作功能，但是此类机器人在类似正方体的箱体（例如箱柜，船体密封舱）的时候，尤其在机器人的顶部和底部工作区间无法操作，其原因在于机器人臂展长度固定，关节角度范围约束及奇异位置导致机器人退化等，实际应用中其解决办法是把箱体尽可能靠近机器人，但通常又会引起机器人第二轴、第三轴软极限报警。机器人运动学分析是实现机器人运动控制与轨迹规划的基础[2]，而D-H法[3-5]是常用的分析方法，通过仿真可以模拟机器人的运动情况，验证建立的运动学模型。文献[6]基于MATLAB开发了一套Robotics工具箱，具有通过输入命令函数可完成机器人的运动学分析等功能，文献[7-8]设计了六自由度机器人本体结构并进行了仿真，文献[9]基于MATLAB RoboticsTools的机械臂仿真。上述研究都是6-DOF串联机器人，此类机器人在工作时需要6轴联动，大大的增加了机器人的能耗。提出了一种新型6-DOF机器人结构，利用D-H坐标变化的方式建立了机器人D-H坐标表格，建立了机器人正逆运动学方程，使用Robotics toolbox进行了正逆向运动学的仿真，并通过一个箱体实例利用MATLAB和RobotStudio加以仿真验证。

2 机器人的正运动学分析

2.1 D-H建模

提出的新型6-DOF机器人是由5个串联旋转轴加一个平移轴组成，机器人 1，2，3，5，6轴为旋转轴，4轴为平移轴，如图 1所示。……