ABB-IRB-1200运动学分析：MATLAB RVC工具分析 + Simulink-Adams联合仿真

一、机器人介绍

        此处是基于 MATLAB RVC工具箱，对ABB-IRB-1200型号的微型机械臂进行正逆向 运动学分析 ，并利Simulink工具实现对机械臂进行具有动力学参数的末端轨迹规划仿真，最后根据机械模型设计Simulink-Adams联合仿真。

 图1. ABB IRB 1200 尺寸参数示意图

ABB IRB 1200提供的两种型号广泛适用于各作业，且两者间零部件通用，两种型号的工作范围分别为700 mm 和 900 mm，大有效负载分别为 7 kg 和5 kg。 IRB 1200 能够在狭小空间内能发挥其工作范围与性能优势，具有全新的设计、小型化的体积、高效的性能、易于集成、便捷的接口、坚固耐用等的特点。全新设计：IRB 1200 的设计兼顾功能与美观。光洁的表面便于清洁和保养。IRB 1200 第2轴无外凸，使其具有比其他小型机器 人更长的行程，缩短了机器人与工件之间的距离。小型化的体积：  IRB 1200机身小巧，有效工作范围宽大，有利于加快生产节拍，减少设备占用空间。  易于集成：IRB 1200 内置4 条气管、10 路用户信号线及以太网线，在设计上充分考虑了集成的便利性。坚固耐用：两种型号的 IRB 1200 均能以任意角度安装，标配IP 40防护等级， 可选IP 67防护等级。

二、机器人正向运动学分析

该机器人的旋转副定义如图2所示，包含6个旋转关节，机械臂末端具有x、y、z、rotx、roty rotz六个自由度，其中前三个是平移自由度，后三个是旋转自由度，通过对机械臂各个关节进行坐标系建立可以得到图3所示的坐标关系图。

 图2. ABB-IRB-1200 关节示意图

根据ABB1200机器人的关节布置，可以根据机器人学上的坐标选取原则选取机器人每个关节的坐标系，并根据关节连杆关系推导得出坐标之间的变换矩阵。机器人建模中的连杆坐标系的几个选取原则：（1）连杆n两端有关节n和n+1关节坐标系z轴的建立：旋转关节，按右手旋转的方向，变量为旋转角θ；（2）滑动关节，定义z轴为沿直线运动方向，变量为沿z轴的连杆长度d；（3）定义关节n的z轴编号为n-1；（4）关节不一定平行或相交（5）两关节的z轴（zn和zn+1）必有一条距离最短的公垂线an+1 xn+1方向为沿an+1方向（5）若两个关节z轴平行，则有无数条公垂线，选择与前一关节的公垂线共线的一条公垂线；（6）若两个关节z轴相交，则选择垂直于zn和zn+1构成的平面的直线作为x轴。结合ABB-IRB-1200 关节形式与尺寸可得机器人的坐标系c0到c6的示意图如下，其中θi为关节角度变量，z逆时针方向为正方向。其中，

图3. ABB-IRB-1200 机械臂坐标定义图示

                        所以每个坐标之间的传递矩阵可以表示为 

         通过代入符号变量运算可得正运动的表达式如图（不全，具体见附录），带入具体关节角度验证可得如下图， RVC工具箱DH建模得到的数值对比验证可得建模无误。

 根据上述的DH矩阵参数，根据DH建模的选取原则设计如下的基于RVC程序。

         程序反馈显示出的机器人DH参数。