OpenGL工业机器人运动学建模与仿真

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工业机器人诞生于 20 世纪 60 年代，经过半个世纪的发展，工业机器人已经成为工业生产中不可缺少的重要部分，机器人的重复定位精度逐渐成为一个重要问题，机器人标定显得尤为重要。机器人的运动学建模与仿真是机器人标定技术关键部分，利用虚拟仿真替代人工实验减少研究支出成本，是一项十分有意义的工作。本文利用了 D-H 模型对工业机器人 ABB IRB 120 正向运动学进行建模，建立了机器人基坐标系到机器人末端坐标系的映射关系；同时利用数值解法对其进行了逆运动学求解，建立了机器人的位置与姿态到机器人关节角的映射关系。利用 OpenGL 对机器人进行建模,并对机器人的运动进行仿真。在此仿真环境下能够根据输入的关节角度值运行到指定位置，也可以根据给定的机器人末端三维位置与姿态控制机器人运动到指定位置，同时能够实现机器人按照给定轨迹进行运动。59660
毕业论文关键词 : 运动学建模 , 机器人运动仿真 , OpenGLTitle Kinematics modeling and Simulation of industrial robot A
bstract Industrial robot was born in the nineteen sixties, after half a century's development, the industrial robot has become an indispensable part in industrial production. Repeat positioning accuracy of the robot has become a very important issue, robot calibration technology Is particularly important Kinematics modeling and Simulation of the robot is a key part of robot calibration technology, the virtual simulation experiment which reduces the cost to replace the manual study, is a very meaningful work. This paper uses the D-H model to make the forward kinematics model of the robot ABB IRB 120 and establish the mapping relationship between robot coordinate and robot coordinate system, and uses numerical methods to solve inverse kinematics. Use OpenGL to establish the model robot, and do the simulation . In this simulation environment ,it can run to the specified location according to the entered joint angle values, can also be given to the specified location according to the robot's 3D position and attitude of robot motion control, at the same time to realize the robot exercises according to the specified path. Keywords ： Kinematics modeling ，Robot motion simulation，OpenGL
1 引言1

1.1 课题来源„1

1.2 研究背景„1

1.3 机器人仿真途径3

1.4 本论文主要工作3

2 工业机器人运动学基础4

2.1 机器人坐标及其变换4

2.2 机器人正运动学模型9

2.3 机器人逆运动学模型16

2.4 机器人末端沿给定曲线运动„20

3 工业机器人建模及仿真软件的设计„20

3.1 OpenGL 环境图形建模20

3.2 机器人建模概要设计24

3.3 机器人建模详细设计26

4 工业机器人运动学仿真38

总结和展望42

致谢„43

参考文献„43

1 引言 1．1 课题来源国家自然科学基金项目“基于点约束的工业机器人在线自标定方法研究”的研究.此项目从 2012 年开始至 2015 年 12 月结束。本课题主要涉及到工业机器人的建模，仿真以及参数标定，工件标定以及工业机器人坐标系与世界坐标系之间的标定等。同时还要开发工业机器人三维仿真环境，实现工业机器人运动学仿真。