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为了充分发挥机器人在机械柔性制造单元中的作用,本文基于机器人的基础理论对工业机器人进行了建模和仿真研究。以工业中应用最广的KUKA六自由度工业机器人为研究对象,对机器人的基础理论做了研究,并且结合机床模型开发了基于柔性带制造单元的仿真系统。本文对以下几个方面进行了研究：(1)本文根据齐次坐标变换理论,分析了机器人结构及参数,建立了相应的D-H参数模型,求解得到了正运动学模型和逆运动学的解析解,并且借助于三维建模软件的方法验证了正运动学模型和逆运动学解析解的正确性。(2)在机器人运动学模型的基础上,对机器人进行了轨迹规划研究,分别分析了机器人的关节空间轨迹规划和笛卡尔轨迹规划,并求解得到了机器人关节空间轨迹规划模型和笛卡尔轨迹规划模型,此外还对比分析了两种轨迹规划的特点。为了直观地分析机器人轨迹规划的正确性和效果,对得到的机器人关节空间轨迹规划模型和笛卡尔轨迹规划模型进行了仿真,由仿真结果可定性的验证轨迹规划模型的正确性。此外,可以得到由关节空间轨迹规划的运动学曲线,包括角度、速度和加速度曲线。由仿真结果可以得出,将三次样条插值函数法用于工业机器人的轨迹规划中,有利于避免机器人在运行过程中产生振动,从而保证机器人在整个运行工作中的稳定性,保证机器人到达预定位置。(3)为了使机器人在工作过程中具有较好的动态性能,在机器人运动学模型和轨迹规划的基础上进一步研究了机器人的动力学特性。将离心力和哥氏力的作用考虑了进去,从而能够确保结果的准确性。根据牛顿—欧拉动力学递推算法,并结合机器人的结构和参数,能得到机器人的动力学模型。利用MATLAB软件进行了动力学仿真分析,得到动力学曲线,不仅可以作为优化控制的依据,而且可以为优化机器人结构设计提供参考。(4)最后基于MATLAB将VRML模型通过GUI界面与MATLAB仿真程序建立联系,构建了机器人的实时三维可交互仿真平台。该平台由机器人控制面板和三维可视化窗口组成,通过控制面板可实现与机器人的实时交互仿真,三维可视化窗口则可实时显示机器人的仿真状态。利用MATLAB平台强大的计算能力可实时计算得到机器人的运动学、逆运动学和轨迹规划结果,从而实现了仿真平台的实时性。