工业码垛机器人动力学仿真分析与研究.pdf

第29卷第1期OOD&MACIflNERYVo1．29。No．1
2013年1月麓譬0Jan．20l3

工业码垛机器人动力学仿真分析与研究
Dynamicssimulationanalysisandresearchofindustrialpalletizingrobot

管小清吕志强

GUANXiao—qingLVZhi—qiang

(北京电子科技职业学院，北京100026)
(BeijingPolytechnic，Beijing100026，China)

摘要：针对码垛机器人的结构特点，运用凯恩法进行动力学分析结果较实际情况稍有偏差。本试验以实验室在研的码
特性的理论分析。利用INVENT0R和ADAMS软件建立垛机器人为研究对象，运用凯恩法对码垛机器人进行动力学
码垛机器人虚拟样机模型，设计3组仿真试验，进行动力学分析，并运用ADAMS软件搭建码垛机器人虚拟样机模型，
仿真。结果证明，该新型工业码垛机器人具有良好的静态平
严格按实际情况设定样机相关参数，并以此为基础开展码垛
衡性能、运动稳定性和动态响应特性，符合码垛作业的要求。
机器人的动力学仿真工作。
关键词：码垛机器人；虚拟样机；动力学仿真
Abstract：Accordingtothestructurefeaturesofpalletizingrobot，this1工业码垛机器人动力学分析
paperusesKanemethodintheoreticalderivationondynamicscharac—
工业码垛机器人是具有3个自由度的混联机器人(见
teristics．ItusesINVENT0RandADAMSsoftwaretocreateavir—
图1)。3个自由度为主体绕基座的转动，水平滑块的运动和
tualprototypemodelofpalletizingrobotanddesignsthreesetsof

simulationexperimentsfordynamicssimulation．Theexperimental竖直滑块的运动，分别由3个电机驱动。因其具有闭链结

resultsdemonstratethatthenewindustrialpalletizingrobothasgood构，综合比较几种动力学分析方法，选用适合解闭链结构的
staticalequilibrium，dynamicstabilityanddynamicresponse，which凯恩法对码垛机器人进行动力学分析]。
meetstherequirementsofthepalletizing．

Keywords：palletizingrobot；virtualprototype；dynamicssimulation

随着自动化技术的发展和进步，工业码垛机器人在物流
自动化领域的应用日趋广泛，工业码垛机器人相关技术的研
究也得以深化与展开。在工业码垛机器人的设计与研制过
程中，虚拟样机技术作为一种高效、低成本的计算机辅助设
计技术被广泛采用口]。码垛机器人虚拟样机可以方便的对
机器人的运动学、动力学等特性进行仿真，从而对机器人各

方面性能进行合理的评估与优化改进。1．1号电机2．1号限位开关3．小臂4．大臂5．3号轴
在码垛机器人动力学分析及仿真研究中，宁凤艳口运用限位开关6．2号限位开关7．2号电机8．4号限位开关
9．3号电机10．4号电机
第二类拉格朗El方程对简化的码垛机器人模型进行动力学
推导；蓝培钦等l3用UG和ADAMS软件联合建立码垛机器图1码垛机器人结构图
人虚拟样机模型，并进行相关动力学仿真分析。两者对码垛Figure1Palletizingrobotdiagram

机器人的动力学分析和样机仿真过程中均进行了简化处理，如图2所示建立码垛机器人各个关节坐标系。动力学
推导之前，先将闭链拆分成左右两条支链。拆分后各个杆件
基金项目：北京市科研基地建设项目(编号：PXM2011—014306—
098711)；北京市“教师素质提高工程”项目(编号：207．6．分别命名为L、L、L。、LhLL。，(其中L。与L。，表示同一
12．1．6)；jE京市人才强调计划(编号：PXM2012—014306—杆件)。左支链简图见图3，右支链简图见图4。建立凯恩动
000054)力学方程需要首先确定各个支链杆件间的相对运动关系，运
作者简介：管小清(1978一)，男，北京电子科技职业学院副教授，博
士。E—mail：[e-mail]用D-H(denavit—hartenberg)参数法求解_5]。杆件D-H参数
收稿日期：2012—12～07见表1。

]49
包装与机械2013年第1期

f100Z1，+Z3，
l1