本课题研究的机器人用于对水轮机被空蚀的叶片表面进行打磨及焊接。水轮机的检修工作,劳动环境差,劳动强度大,工期短。采用手工作业效率低,质量差,所以提出采用自动化设备进行水轮机的修复工作。 对所研究的机器人进行三维建模后,进行逆运动学分析及仿真具有极其重要的意义,它是机器人运动控制和轨迹规划的基础,可以有效地了解所设计的机器人结构是否达到预期的技术、性能指标,能否适应其工作环境,从而及时地修改达到预定目的,以提高设计的效率及准确性,优化机器人结构设计。 本文基于水轮机修复专用机器人,针对其本体结构极其复杂的特点,用三维工程设计软件Pro/Engineer对水轮机修复机器人进行虚拟设计,包括零部件的3D建模,虚拟装配及模型的输出等,针对水轮机修复专用机器人运动学逆问题,对其运动学的各个方面,包括位移分析正、逆问题,雅可比矩阵正、逆问题,速度分析正、逆问题以及加速度分析正、逆问题进行了详细的分析和计算,同时给出基于Matlab软件编制的计算程序。并利用Matlab界面开发环境设计机器人运动学计算界面,更加形象、直观的反映了水轮机修复专用机器人各关节变量与末端位姿矩阵之间的关系。最后,运用三维工程分析软件ADAMS对机器人进行运动学动态仿真,对所研究的机器人运动学逆问题分析结果进行验证。