随着工厂自动化的不断发展和工业机器人技术的普及,工业机器人因其具有高效率、高质量完成重复性工作的特点,广泛应用于汽车制造、搬运码垛、喷涂焊接等行业。对于焊接行业而言,焊接机器人因可以实现较高的焊接工艺要求而得到广泛应用。本文以SA1400型焊接机器人为研究对象,对六自由度工业机器人的运动学、轨迹规划和动力学进行分析研究。论文主要研究内容如下:(1)对六自由度工业机器人的运动学理论进行研究,对三维空间中刚体的位置和姿态进行了描述,并建立相应的齐次变换矩阵表示空间中的平移和旋转变换。根据D-H表示法,得到相邻连杆间齐次变换矩阵。通过齐次变换矩阵对工业机器人各个连杆之间的空间位姿关系进行数学描述。(2)对六自由度工业机器人的运动学模型进行研究。根据机器人D-H参数表,建立连杆坐标系之间的齐次变换矩阵,推导出六自由度工业机器人的正运动学模型。在正运动学模型的基础上,运用解析法推导出8组不同的运动学逆解。在Matlab中的Robotics Toolbox机器人工具箱中编程建立工业机器人的可视模型,运用工具箱中已有的正运动学函数fkine和逆运动学函数ikine验证本文所推导的正逆运动学模型的正确性。在求得正确正运动学模型的基础上,根据各个关节轴的角度限位,运用数值法求得工业机器人工作空间。(3)研究了六自由度工业机器人的轨迹规划算法,包括关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划。在关节空间的轨迹规划中,根据不同的运动约束条件,推导出平滑连续的角度插值函数。针对笛卡尔空间进行了直线轨迹规划和圆弧轨迹规划算法的研究,在Matlab语言环境中编程实现插值算法,对比不同插值方法的规划效果。(4)对六自由度工业机器人进行力学分析。选择拉格朗日法进行了机械臂动力学方程的推导。将在Solidworks软件中建立的机械臂三维实体模型导入动力学分析软件Adams中,建立简化模型。通过数据转换,将在Matlab中得到的插值角度数据导入Adams中进行仿真。分为有载荷和无载荷两种情况,分别对机械臂进行动力学仿真,最终得到各个轴的力矩曲线。总体来说,本文对六自由度工业机器人的运动学、轨迹规划、动力学进行研究,完成了笛卡尔空间期望轨迹的规划且在关节空间中规划出平滑连续的角度函数,最后对工业机器人进行动力学仿真。为工业机器人控制系统的开发奠定基础,对工业机器人的研发及应用具有重要意义。