薛忠健

（安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001）

0 引言

大型锻件的锻造水平是一个国家工业化程度高低的象征，在智能制造的大背景下，智能锻造已经成为科技发展的必然趋势。这将是锻造业由粗放型向高技术发展、由作坊式向集约型转变的重要标志[1]。智能锻造的重要环节是机器人代替人工进行工作，这将避免传统锻造存在的劳动强度大、噪声污染严重、环境温度高、易发生烫伤危险等诸多问题，对实现可持续发展具有重要意义[2]。锻造机器人不同于其他工种的工业机器人，其在锻造加工中直接参与锻造，与锻压机配合实现锻造一体化。因此，如何通过机器人的构型设计和运动学分析，使其在运动中的操作性、响应速度和定位精度得到提高，仍是锻造机器人的设计难点。锻造机器人的结构设计和控制系统开发仍是一项重大的战略性任务，意义重大。

机器人动力学建模及运动学分析是机器人控制的基础，建模方法与仿真软件多种多样[3-4]。其中，Matlab Robotics Toolbox 是其中较为经典的一个工具[5]，因其调用简单、交互性好、功能多样等优点，已经在机器人运动学规律分析及三维可视化动作模拟等领域得到广泛使用。本文采用Robotics Toolbox工具箱仿真模拟了机器人的运动学行为及可视化动作展示，得到了机器人末端运行的轨迹曲线以及各个关节角度、速度及加速度变化曲线。借助Robotics Toolbox 工具箱，为机器人的轨迹规划和控制研究打下了基础。

1 机器人运动学分析

1.1 运动学模型建立

本文所研究的锻造机器人模型，是某知名机器人生产商库卡旗下的工业机器人，其结构如图1所示，图2所示为机器人的主要结构参数。……