邹 洵 张 帆 张国胜 马保平 张召颖

（上海工程技术大学机械与汽车工程学院 上海 200072）

1 引言

在生产过程中，对于识别出来的残次零件需要抓取剔除，由于残次品的识别与迅速抓取难以使用人力进行操作并且成本过高［1］。需要使用专业的摄像头识别残次品并用机器人代替人工抓取［2］。经过几年的发展，证明了机器人具有极高的代替人力工作的能力，虽然目前市面上的部分机器人拥有此功能，如安川机器人，具有极高的安全性［3］；新松机器人，是市面上极少数的具有七自由度的协作机器人［4］。但是成本太高，并且入门难，购买的企业难以实现二次开发，最终难以推广［5］。因此我们需要开发出一套操作简单，成本较低，未来有升级潜力，并且对于绝大数中小企业都能够使用的控制系统。

综上，为实现以上既定目标，通过后期调研，本研究最终选择了基于开源机器人操作系统ROS（Robot Operating System），以生产线上对于目标物品的抓取为应用背景，搭建了控制系统平台［6］，进行控制系统设计并作了相应的仿真及实物控制实验。

2 机器人运动学模型的建立

机器人的运动学正逆解求解是对抓取机器人进行位置和姿态分析的第一步［7］。由于不同机器人的正逆解不同，本研究对象的机器人为三个相邻关节轴相互平行的六自由度机器人［8］。其运动学正解是在电机转动角度和几何参数已知的基础上，推算出机器人抓取的位置和姿态等参数。逆解则与正解恰恰相反［9］。在实际生产中，我们已知末端抓手的最终位置，通过运动学逆解推算出每个关节对应的三维坐标以及各个电机的绝对位置，使得每个关节运动到唯一的指定位置，从而完成每个末端抓手的定位。……