随着中国建筑室内装饰行业与高端智能制造装备业的高速发展,对建筑机器人的需求也变得越发强烈。本文设计了一种六自由度贴瓷砖机器人,对其本体结构、运动学和部分功能及轨迹规划开展了研究。主要包括以下几部分内容:(1)在研究了国内外同类建筑机器人的基础上,设计选择了本研究机器人的结构形式,应用一种工程上简单而有效的方法选择了机器人的构型。大臂采用侧置式结构,有效的扩大了整个机器人的工作空间。通过静力学分析结合UG软件的分析测量功能,分析选择了驱动装置。进一步介绍了机器人的传动方案包括电机的布局形式。基于机器人的工作需要设计了机器人末端执行器结构,介绍了气路原理,并选择了真空吸盘的参数。(2)详细论述了机器人运动学的数学基础,并给出了机器人运动学方程通式。机器人连杆坐标系通过D-H方法建立,并推导了正逆运动学方程。运用Matlab中的Robotics Toolbox机器人工具箱编写程序,实现了机器人运动学可视化仿真,验证了推导的正逆解方程的正确性。最后采用蒙特卡罗方法,分析了贴瓷砖机器人的工作空间,从仿真结果可以清楚地判断机器人工作空间是否存在空洞和空腔。另外,可参考仿真图像,规划机器人的工作范围。(3)简要介绍了贴瓷砖机器人的工作流程与瓷砖位置检测方法,对瓷砖从任意位姿调整到理想位姿的过程进行了仿真分析。并研究了基于图像的机器人视觉定位瓷砖的控制模型,最后对搭建的控制模型进行了举例仿真。(4)根据机器人的动作流程即抓取-提升-移动-下放这个过程。设计采用5段3次插值轨迹规划算法对机器人轨迹规划展开研究,最后对推导的方程,选取机器人运动中的关键点进行仿真分析。获得了机器人每一关节的位移、角速度、角加速度的变化曲线,为进一步研究机器人控制打下基础。