虛擬6R切削機(jī)器人動力學(xué)研究畢業(yè)論文

1、編號： 畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書 題 目： 虛擬虛擬 6R 切削機(jī)器人切削機(jī)器人 動力學(xué)研究動力學(xué)研究 院 (系)： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 職 稱： 題目類型 ：理論研究 實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 2013 年 5 月 26 日 摘 要 隨著虛擬樣機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們越來越希望建立虛擬物理模型的同時, 也建立好控制模型。利用 ADAMS 和 MATLAB 聯(lián)合仿真，就是在設(shè)計帶有控 制系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)時，運用 ADAMS 建立系統(tǒng)模型的虛擬樣機(jī)，并將其導(dǎo)入 MATALB 中進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計和虛擬樣機(jī)

2、的調(diào)試，然后反饋機(jī)械系統(tǒng)的過程。 通過虛擬實驗和測試,在產(chǎn)品研發(fā)的初級階段就能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計的潛在缺陷,并及 時找到解決方法。 虛擬樣機(jī)技術(shù)為工業(yè)研究開發(fā)提供了一個很好的平臺，節(jié)省在產(chǎn)品開發(fā)研 究階段的成本投入，模擬產(chǎn)品測試環(huán)境的各種參數(shù)，且使之在可控范圍內(nèi)，并 且可以很方便地收集反饋信息，為產(chǎn)品的改進(jìn)提供依據(jù)。本文采用 Solidworks 進(jìn)行三維模型建造，利用 ADAMS 建立機(jī)械模型及各種輸入輸出參數(shù)，利用 MATLAB/Simulink 進(jìn)行模型運動控制。 本文針對當(dāng)前虛擬樣機(jī)技術(shù)的相關(guān)問題,從 ADAMS 和 MATLAB 的聯(lián)合仿 真等方面進(jìn)行探討,綜合兩者的優(yōu)點,建立了兩個聯(lián)合方案

3、,并以控制切削機(jī)器人 運動為實例,說明該方法的可行性。本文主要完成了以下工作：（1）針對切削 機(jī)器人進(jìn)行了運動學(xué)分析。（2）采用三維建模軟件 Solidworks 創(chuàng)建了三維實體 模型。（3）將三維實體模型導(dǎo)入 ADAMS 軟件中創(chuàng)建虛擬樣機(jī)模型。（4）規(guī) 劃切削機(jī)器人的運動軌跡，運用 ADAMS 和 MATLAB 中的 Simulink 聯(lián)合仿真。 與其他的研究相比，聯(lián)合仿真在建立虛擬樣機(jī)的同時，也完成了控制系統(tǒng)模型 的建立。通過虛擬實驗和測試，在產(chǎn)品研發(fā)的初始階段就能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計潛在的 缺陷，并及時找到解決方法。同時，結(jié)果表明所應(yīng)用的聯(lián)合仿真控制方案,對復(fù) 雜的系統(tǒng)控制是直觀有效的。 關(guān)鍵詞

4、：切削機(jī)器人；ADAMS；MATLAB；PID 控制；聯(lián)合仿真 Abstract With the continuous development of virtual prototyping technology, people increasingly want to create a virtual physical model and also to establish a control model at the same time. Using ADAMS and MATLAB to make co-simulation is the process which uses ADAMS

5、 to create a virtual prototype of the system model in the designing of a mechanical system with a control system, and imports them into MATALB control system for designing and virtual prototyping debugging, then feedbacks to the mechanical systems. We can be able to find out the designing potential

6、defects and get a solution in time in the early stages of product research and development by virtual experiments and tests. Virtual prototyping technology provideas a good platform for industrial research and development. It can save the consume of inputs in the research stage of product developmen

7、t and simulate various parameters for testing environment, therefore it can collect the feedback information easily and it is the foundationg for improvement of product. In this paper, the three-dimensional geometrical model of the robot should be built by Solidworks. The mechanistic model and all k

8、inds of input and output parameters are built by ADAMS, and the bicycle robots control model will be built in MATLAB/Simulink. In this paper, the virtual prototyping technology related issues, from ADAMS and MATLAB simulation to explore integrated the advantages of both, the establishment of two joi

9、nt programs, and to control the movement of the cutting robot for instance, the feasibility of the method. In this paper completed the following work: (1) Cutting robot kinematics analysis. (2) The use of three-dimensional modeling software Solidworks to create three-dimensional solid model. (3)Thre

10、e-dimensional solid model into ADAMS software to create a virtual prototype model. (4) Planning for cutting robot trajectory, the use of ADAMS and MATLAB Simulink co- simulation. Compared with other studies, co-simulation at the same time to create a virtual prototype, completed the establishment of

11、 the control system model. Though the virtual experiment and test, the potential defect could be discovered in the elementary stage of the product development, and the potential defect could be made up in time. At the same time, the results showed that the application of the co- simulation control s

12、cheme to complex system controls are intuitive and effective. Key words: Cutting robot; ADAMS; MATLAB; PID control; Co-simulation 目 錄 引言.1 1 緒論.2 1.1 切削機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀.2 1.2 虛擬樣機(jī)技術(shù).2 1.2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念 .2 1.2.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究范圍 .2 1.2.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 .3 1.3 課題背景及設(shè)計任務(wù).3 2 切削機(jī)器人的三維實體建模.3 2.1 SOLIDWORKS軟件介紹 .4 2.2 切削機(jī)器人的

13、實體建模.5 2.2.1 基座的設(shè)計 .5 2.2.2 連桿的設(shè)計 .6 2.2.3 末端執(zhí)行器的設(shè)計 .8 2.2.4 模型的裝配 .8 3 切削機(jī)器人數(shù)學(xué)建模及運動學(xué)分析.9 3.1 切削機(jī)器人的空間描述和坐標(biāo)變換.9 3.1.1 平移變換 .9 3.1.2 旋轉(zhuǎn)變換 .10 3.1.3 復(fù)合變換 .11 3.2 切削機(jī)器人的 D-H 表示方法.12 3.3 切削機(jī)器人的坐標(biāo)系與連桿參數(shù) .13 3.4 切削機(jī)器人的動力學(xué)分析.14 3.4.1 運動學(xué)正解 .14 3.4.2 運動學(xué)反解 .15 4 ADAMS 環(huán)境中切削機(jī)器人虛擬樣機(jī)的創(chuàng)建 .16 4.1 ADAMS 軟件介紹 .17

14、4.2 導(dǎo)入切削機(jī)器人模型.18 4.3 切削機(jī)器人模型處理 .19 4.3.1 設(shè)置材料與重力方向 .19 4.3.2 設(shè)置約束與添加驅(qū)動 .20 4.3.3 變量的創(chuàng)建與修改 .20 4.3.4 輸出切削機(jī)器人模型 .21 5 切削機(jī)器人軌跡規(guī)劃.22 6 切削機(jī)器人控制系統(tǒng)的建立.23 6.1 MATLAB/SIMULINK介紹 .23 6.2 切削機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計.24 6.3 切削機(jī)器人的 PID 調(diào)節(jié) .27 7 切削機(jī)器人的運動軌跡及分析 .29 7.1 直線軌跡的仿真結(jié)果及角位移分析.29 7.2 斜線軌跡的仿真結(jié)果及角位移分析.30 7.3 圓軌跡的仿真結(jié)果及角位移分析.

15、31 7.4 橢圓軌跡的仿真結(jié)果及角位移分析.32 8 結(jié)論.33 謝 辭.35 參考文獻(xiàn).36 附 錄.37 引言 隨著經(jīng)濟(jì)全球化的影響，科技的不斷革新，每個行業(yè)對于生產(chǎn)的要求不斷 朝著自動化、高精度、高可靠、多功能、低消耗以及環(huán)保等方向發(fā)展。在當(dāng)前 對于日漸突出的能源緊缺的問題和注重產(chǎn)出投入的生產(chǎn)競爭中，產(chǎn)品生產(chǎn)優(yōu)化 是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向。在計算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的時代，借助計算機(jī)平臺 進(jìn)行自動化生產(chǎn)和智能控制是非常有效的方法。在技術(shù)的推動下，機(jī)械生產(chǎn)的 設(shè)計體現(xiàn)出了新的活力。尤其在智能機(jī)械的設(shè)計、生產(chǎn)以及工作更是我們所期 待的。 在市場競爭日益激烈的背景下，基于物理原型設(shè)計驗證過程嚴(yán)重制

16、約了產(chǎn) 品質(zhì)量、降低成本和市場份額提高。利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，能夠有效地簡化機(jī)械 產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)過程，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，大大降低了產(chǎn)品開發(fā)成本和費 用，提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，提高機(jī)械產(chǎn)品系統(tǒng)的性能，并獲得最優(yōu)化、創(chuàng)新的 設(shè)計產(chǎn)品。同時在機(jī)器人的設(shè)計研究中，通過采用虛擬樣機(jī)技術(shù)對各種機(jī)器人 進(jìn)行軌跡規(guī)劃并仿真而獲得一系列的參數(shù)，為運動控制的設(shè)計和電動機(jī)的選擇 提供參考。劉已經(jīng)進(jìn)行了基于 ADAMS 的五自由度機(jī)器人運動學(xué)仿真的研究1， 余等人也進(jìn)行了基于 ADAMS 的六自由度焊接機(jī)器人運動學(xué)分析及仿真的研究 2。 同時，在傳統(tǒng)的機(jī)電一體化研究設(shè)計過程中，機(jī)械工程師和控制工程師雖 然在同時設(shè)計和開

17、發(fā)同一個系統(tǒng)，但是他們需要各自建立一個并不相同的模型， 并對機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)采用不同的分析的軟件，進(jìn)行單獨的設(shè)計和實驗，最 后對設(shè)計開發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行物理樣機(jī)的聯(lián)合調(diào)試，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計 中有沖突的地方，又要回到個自的模型中進(jìn)行物理樣機(jī)的修改，并再次進(jìn)行聯(lián) 合調(diào)試，直至調(diào)試成功，使得設(shè)計周期與成本都不能得到很好的控制。而使用 ADAMS 與 MATLAB 的聯(lián)合仿真，各個設(shè)計者在設(shè)計一個產(chǎn)品時，可以共用 一個虛擬樣機(jī)，從而減少了制作物理樣機(jī)的成本，應(yīng)用虛擬樣機(jī)可以隨時反復(fù) 地進(jìn)行仿真模擬，直至取得合格的效果。本文研究基于 ADAMS 和 MATLAB 的六自由度切削機(jī)器人的動力學(xué)聯(lián)合仿

18、真。 智能機(jī)器人的研究在過去是人類的設(shè)想，現(xiàn)在是實現(xiàn)、應(yīng)用階段。機(jī)械生 產(chǎn)行業(yè)的噴漆機(jī)器人、生產(chǎn)線上的裝配機(jī)器人和焊接機(jī)器人，航空、工程探險 機(jī)器人等，這些都體現(xiàn)出了在機(jī)器人研究的方向和目標(biāo)。6R 切削機(jī)器人屬于六 自由度串聯(lián)機(jī)器人，其 6 個關(guān)節(jié)全部為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，與其它的工業(yè)機(jī)器人相同， 切削 機(jī)器人往往代替人類在工業(yè)生產(chǎn)中，從事在惡劣或危險的環(huán)境下，有些單調(diào)， 頻繁和重復(fù)長時間的工作。 1 緒論 1.1 切削機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀 說到切削機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀，首先闡述的是如今機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀。20 世 紀(jì)中葉以來，機(jī)器人的出現(xiàn)和應(yīng)用，是在科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步的重大成果之一。 工業(yè)機(jī)器人在美國出生，在日本

19、，已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。 1954 年，美國首 次提出了“機(jī)器人”的概念，并于 1959 年由當(dāng)時的 Unimation 公司生產(chǎn)的第一 臺工業(yè)機(jī)器人。在 1967 年，日本川崎重工，從美國引進(jìn)技術(shù)，并于 1968 年生 產(chǎn)的第一的 Unimate 機(jī)器人。此后，日本政府在經(jīng)濟(jì)中已采取了積極的扶持政 策，在短短 10 年的時間里，它將成為世界上最大的機(jī)器人生產(chǎn)和應(yīng)用的國家。 上世紀(jì)八十年代的中期，日本成為“機(jī)器人王國” 。近年來，隨著控制理論和計 算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能和機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合的開始，機(jī)器人科學(xué)的快 速發(fā)展進(jìn)入一個新的發(fā)展階段。到 2000 年，機(jī)器人在全球投入使用約 100

20、萬臺， 在 21 世紀(jì)里，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。 1.2 虛擬樣機(jī)技術(shù) 1.2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念 虛擬樣機(jī)技術(shù)（VPT，virtual prototyping technology)是一種基于虛擬樣機(jī)的 數(shù)字化設(shè)計方法，是各領(lǐng)域 CAx/DFx 技術(shù)的發(fā)展和延伸。機(jī)械工程中的虛擬樣 機(jī)技術(shù)又被稱為機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)是隨著計算機(jī)技術(shù)而迅 速發(fā)展的一種計算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)一步融合了先進(jìn) 建模、仿真技術(shù)，現(xiàn)代信息技術(shù)，先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)，將這些 技術(shù)應(yīng)用于任何產(chǎn)品全系統(tǒng)的設(shè)計和全生命周期，且對這些進(jìn)行管理。和傳統(tǒng) 的設(shè)計相比，虛

21、擬樣機(jī)技術(shù)重視系統(tǒng)的思維，在產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)過程中，可 最大限度地縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本和費用，對產(chǎn)品支持各個方面的 測試、分析、評估。虛擬樣機(jī)技術(shù)強(qiáng)調(diào)協(xié)同設(shè)計。 1.2.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究范圍 機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)是虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程中的名稱，是國際上 20 世紀(jì) 80 年代隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機(jī)輔助工程技術(shù)。 機(jī)械系統(tǒng)是虛擬樣機(jī)的研究的對象。虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究范圍主要是機(jī)械系統(tǒng) 運動學(xué)和動力學(xué)分析，其核心是利用計算機(jī)輔助分析技術(shù)進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的運動 學(xué)和動力學(xué)分析，確定系統(tǒng)及其機(jī)構(gòu)在任何時間，位置，速度和加速度，通過 求解代數(shù)方程組，以確定是什么原因?qū)?/p>

22、致系統(tǒng)及其運動的力量和它們的反應(yīng)所 需的各種組件。 1.2.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 為先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)，虛擬樣機(jī)技術(shù)作在汽車制造、航空航天、工程制造、 國防工業(yè)等工業(yè)和通用機(jī)械制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。在我國，虛擬樣機(jī)技術(shù) 剛處于起步階段，但正在逐步的引起重視，將來必將得到推廣和廣泛的應(yīng)用。 在國外，該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)是很廣泛的了。美國克萊斯勒汽車公司在對新的產(chǎn) 品“98”型汽車進(jìn)行檢查時，運用了在 1997 年發(fā)開的“克萊型斯勒數(shù)據(jù)可視化” 仿真軟件平臺，此次檢查發(fā)現(xiàn)了 1500 處零件的干涉情況，因此，在制作第一個 實物模型前進(jìn)行了大量的設(shè)計錯誤改進(jìn)工作，很有效地縮短了產(chǎn)品的設(shè)計周期。 1.3

23、 課題背景及設(shè)計任務(wù) 聯(lián)合仿真是整個 CAE 行業(yè)發(fā)展的方向， 因為只有對關(guān)鍵學(xué)科之間復(fù)雜交 互作用的準(zhǔn)確表述才能保證真實地模擬物理現(xiàn)象。聯(lián)合仿真技術(shù)開創(chuàng)了一條效 果很好而又不是很復(fù)雜的新途徑。在現(xiàn)代機(jī)械工程中，控制和機(jī)械這兩大組成 部分是機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計必須考慮的部分。首先利用 ADAMS 和 MATLAB 聯(lián)合仿真，這就是在設(shè)計機(jī)械系統(tǒng)時并帶有控制系統(tǒng)，運用 ADAMS 建立一個 完整的機(jī)械系統(tǒng)模型，并將其導(dǎo)入到 MATLAB 中進(jìn)行虛擬樣機(jī)調(diào)試和控制系 統(tǒng)的設(shè)計，然后將結(jié)果反饋給機(jī)械系統(tǒng)模型的這樣一個過程。聯(lián)合仿真能夠?qū)?基本的力學(xué)原理和現(xiàn)代控制理論相結(jié)合，直觀有效的解決復(fù)雜系統(tǒng)的控

24、制問題。 本課題研究具有 6 個關(guān)節(jié)機(jī)器人在規(guī)劃的切削軌跡下跟蹤控制聯(lián)合仿真，主要 工作內(nèi)容如下： 查閱相關(guān)資料，了解機(jī)器人的數(shù)學(xué)建模方法。學(xué)習(xí) Pro/e 或 Solid Works 或 UG 軟件，掌握三維建模技術(shù)。學(xué)習(xí) ADAMS 軟件，掌握機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析 技術(shù)。學(xué)習(xí) matlab 軟件，掌握 ADAMS 與 simulink 的接口技術(shù)。建立機(jī)器人的 三維幾何模型和運動學(xué)方程，規(guī)劃切削軌跡，設(shè)計控制器，完成控制仿真。 2 切削機(jī)器人的三維實體建模 本章內(nèi)容介紹六自由度切削機(jī)器人的三維實體模型的一般方法，通過運用 三維建模軟件 Solidworks 建立切削機(jī)器人的各個零部件，通過添

25、加裝配體建立 機(jī)器人的機(jī)械模型，為后續(xù)創(chuàng)建切削機(jī)器人的虛擬樣機(jī)做準(zhǔn)備。 2.1 Solidworks 軟件介紹 20 世紀(jì) 90 年代初，國際微型計算機(jī)市場發(fā)生了根本性的變化，微型計算 機(jī)性能大幅提高，而價格一路下滑，微型計算機(jī)卓越的性能足以運行三維 CAD 軟件。為了開發(fā)世界空白的基于微型計算機(jī)平臺的三維 CAD 系統(tǒng)，1993 年 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV 公司的副總裁成立 Solidworks 公司，并于 1995 年 成功推出了 Solidworks 軟件。Solidworks 軟件采用熟悉的微軟圖形用戶界面， 操作方便。 該軟件具有完善的二維繪圖功能、三維實體特征建立功能、三

26、維實體裝配 功能、工程圖紙模塊、仿真模塊以及產(chǎn)品外觀實效渲染功能，這些都使得我們 在產(chǎn)品設(shè)計上提供了有了更好的設(shè)計工具。 （1）三維實體功能：在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計上，在傳統(tǒng)的設(shè)計中都是依靠人來手 動計算參數(shù)以及繪制草圖或者進(jìn)行三維圖紙的完善，著很長的設(shè)計周期、誤差 大。在 solidworks 中，根據(jù)零件參數(shù)對應(yīng)繪出一定截面的形狀，再通過三維建 模的相應(yīng)拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等命令生成期望的立體零件。Solidworks 在這一方 面不斷強(qiáng)化，滿足不同設(shè)計人員的需求，集成這些建模的命令，只需通過簡單 的快捷鍵即可實現(xiàn)。 （2）機(jī)械裝配模塊：傳統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計工程師的大腦首先生成工程圖形 標(biāo)準(zhǔn)，用二維圖形

27、表示該實體的三維圖像的三維實體圖像。 Solidworks 的軟件， 它允許工程師以產(chǎn)生一個三維腦圖像直觀的物理反應(yīng)到計算機(jī)。因此，三維造 型軟件的應(yīng)用，使工程師設(shè)計思路沒有“翻譯”直接溝通，更直接，準(zhǔn)確，清 晰的設(shè)計思路與計算機(jī)之間。它和二維設(shè)計不同的是，在該組件被設(shè)計的基礎(chǔ) 上，建立三維零件的裝配體。 Solidworks 的裝配設(shè)計有兩種方式：一個是在裝 配環(huán)境中完成零件設(shè)計，這種是用被稱為“自上而下”的方法來設(shè)計。設(shè)計工 程師考慮組件的形狀，組裝的整體框架，通過各部分的詳細(xì)設(shè)計，使用受限的 設(shè)置即約束完全組裝的每一個部分。另一種方法則是先設(shè)計每個零件，然后把 設(shè)計好的零件利用同軸、貼面

28、、平行等約束關(guān)系進(jìn)行裝配，發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行 修改。 傳統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計工程師的大腦首先生成工程圖形標(biāo)準(zhǔn)，用二維圖形表 示該實體的三維圖像的三維實體圖像。 Solidworks 的軟件，它允許工程師以產(chǎn) 生一個三維腦圖像直觀的物理反應(yīng)到計算機(jī)。因此，三維造型軟件的應(yīng)用，使 工程師設(shè)計思路沒有“翻譯”直接溝通，更直接，準(zhǔn)確，清晰的設(shè)計思路與計 算機(jī)之間。它和二維設(shè)計不同的是，在該組件被設(shè)計的基礎(chǔ)上，建立三維零件 的裝配體。 Solidworks 的裝配設(shè)計有兩種方式：一個是在裝配環(huán)境中完成零件 設(shè)計，這種是用被稱為“自上而下”的方法來設(shè)計。設(shè)計工程師考慮組件的形 狀，組裝的整體框架，通過各部分的詳

29、細(xì)設(shè)計，使用受限的設(shè)置即約束完全組 裝的每一個部分。 （3）功能仿真模塊：Solidworks 有著功能行很強(qiáng)的仿真分析模塊。設(shè)計中， 對零件或整體的有限元分析、力學(xué)分析、流體分析、疲勞分析、運動分析 （MOTION）、彎折分析、模具分析、熱分析是必不可少的。這些在軟件實現(xiàn) 的分析不僅能使得根據(jù)實際環(huán)境的參數(shù)進(jìn)行模擬分析，而且解決了在傳統(tǒng)設(shè)計 上理論驗證困難的問題得以充分的解決。 在 Solidworks 軟件支持多種建模軟件的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出，這在多方式實現(xiàn) 仿真、多數(shù)據(jù)分析的途徑上提供了可實現(xiàn)性。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，當(dāng)前的三維設(shè) 計考慮到設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)后的使用環(huán)境、使用條件、產(chǎn)品的使用極限等，極大

30、的 提高設(shè)計的質(zhì)量和生產(chǎn)周期，這些也是對于工業(yè)生產(chǎn)最具魅力的地方。三維設(shè) 計軟件的廣泛使用以及更多類似 Solidworks 系列軟件的開發(fā)，這與數(shù)字化設(shè)計 的理念得到了實質(zhì)性的推廣，更適應(yīng)當(dāng)代的各方面的設(shè)計。 （4）工程圖繪制：對于設(shè)計方面來說，工程圖是生產(chǎn)的必須，也是裝配、 校驗的強(qiáng)有力工具。因此，對于一款優(yōu)秀的三維設(shè)計軟件來說，完善的工程圖 繪制是其功能研發(fā)的重點之一。工程圖的繪制是一項十分繁瑣而精細(xì)的工作， 在最終的工程圖中是不允許出現(xiàn)錯誤的。在 Solidworks 軟件中，工程圖的特點 可謂是很突出的。首先是工程圖可以通過之前三維建模得到工程圖，并且在導(dǎo) 入中是按照國際標(biāo)準(zhǔn)的三視圖

31、進(jìn)行投射，允許設(shè)計者進(jìn)行多種的視圖的調(diào)整。 為了準(zhǔn)確的表達(dá)某一零件或者裝配體，可進(jìn)行斷面視圖、局部視圖等有力的表 達(dá)方式。 2.2 切削機(jī)器人的實體建模 該切削機(jī)器人為六自由度的機(jī)器人，其六個關(guān)節(jié)均為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。切削機(jī)器 人由基座到執(zhí)行部件共有 7 個部件，其 7 個部件類似于人體結(jié)構(gòu)，即：腰、大 臂、小臂、手腕的運動。切削機(jī)器人的機(jī)構(gòu)參數(shù)按照 PUMA560 機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 參數(shù)來創(chuàng)建。采用 Solidworks 創(chuàng)建零件功能模塊分別創(chuàng)建三維實體模型的 7 個 部件：基座、連桿 15、末端執(zhí)行器。 2.2.1 基座的設(shè)計 切削機(jī)器人的基座與人體結(jié)構(gòu)的腳相似，它與大地連接，起固定機(jī)器人的 作用。打

32、開 Solidworks 軟件，選擇文件新建單一設(shè)計零部件的 3D 展示， 然后點擊確定，打開了 Solidworks 軟件的繪圖界面，基座的尺寸參數(shù)如圖 2-1 所示，在此界面中完成了基座的設(shè)計，并完成對基座部件的顏色處理。完成后 基座零部件的 3D 展示如圖 2-1 所示。 圖 2-1 基座 2.2.2 連桿的設(shè)計 切削機(jī)器人的連桿分為 1、2、3、4、5，它們分別與人體結(jié)構(gòu)的腰、肩、 肘、腕部相似。腰、肩、肘分別提供一個自由度，手腕提供兩個自由度。因此， 除了手腕需要用到兩個連桿來代替之外，其余關(guān)節(jié)只需要一個連桿代替。各個 連桿的參數(shù)如圖 2-2 所示。三維模型的建立與基座的步驟相似，各

33、個零部件的 3D 展示如圖 2-2 所示。 （a） （b） （c） （d） （e） 圖 2-2 連桿 2.2.3 末端執(zhí)行器的設(shè)計 切削機(jī)器人的末端執(zhí)行器為切削刀具，在此，模型的尺寸設(shè)計為 =2mm，l=32mm。刀具的三維模型建立也與基座的模型建立步驟類似，刀具的 二維圖如圖 2-3 所示。 圖 2-3 末端執(zhí)行器 2.2.4 模型的裝配 利用 Solidworks 的創(chuàng)建零件功能模塊完成了 7 個部件的創(chuàng)建后，接下來要 完成的工作便是三維模型的裝配，選擇文件新建零件和其它裝配體的 3D 排列，接著點擊確定，彈出裝配界面，點擊瀏覽選項，從基座到執(zhí)行部件部件 依次點擊瀏覽添加到裝配界面內(nèi)，點擊

34、添加約束，把各個部件應(yīng)該約束的地方 約束起來，直至裝配體完成，點擊保存命令，將新建的裝配體模型以拋物面 （*.x_t）的格式保存，新建的裝配體模型如圖 2-4 所示。需要說明的是在 Solidworks 中新建的裝配體模型的約束關(guān)系在三維實體模型導(dǎo)入 ADAMS 后將 不再存在。 圖 2-4 切削機(jī)器人的三維實體模型 本章完成了對切削機(jī)器人的零部件的設(shè)置，零部件的三維實體模型建立， 零部件模型的顏色處理，切削機(jī)器人的裝配體裝配的工作，實現(xiàn)了切削機(jī)器人 的三維實體模型建立，為后續(xù)的在 ADAMS 環(huán)境下的切削機(jī)器人的模型處理做 了充分的準(zhǔn)備。 3 切削機(jī)器人數(shù)學(xué)建模及運動學(xué)分析 對切削機(jī)器人的運

35、動學(xué)分析建立在機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上。本章介紹 切削機(jī)器人的數(shù)學(xué)建模及其運動學(xué)分析的一般方法。數(shù)學(xué)模型的建立即是建立 切削機(jī)器人的坐標(biāo)系及 D-H 參數(shù)。切削機(jī)器人的運動學(xué)分析包括運動學(xué)正解和 運動學(xué)反解兩個部分。 3.1 切削機(jī)器人的空間描述和坐標(biāo)變換 在切削機(jī)器人的運動過程中，機(jī)器人的各個連桿、末端執(zhí)行器和機(jī)器人的 整體部分都是在空間中做著比較復(fù)雜的運動。將這些做復(fù)雜運動物體看成剛體， 需要一種數(shù)學(xué)方法，它用于描述剛體在空間的位姿。 該切削機(jī)器人是由多個連桿通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接形成。機(jī)器人的位姿指的是 機(jī)器人的各關(guān)節(jié)連桿在空間位置中的位置和姿態(tài)。描述機(jī)器人的各個連桿在同 一位置所處的不同位置

36、和姿態(tài)，一般需要在每個連桿上設(shè)置一個固定的坐標(biāo)系。 因此，每一個連桿在工作空間中的位置就可以通過固定在每個連桿上的坐標(biāo)系 的原點在操作空間的坐標(biāo)值來描述，它的位姿就可以用該坐標(biāo)系的坐標(biāo)向量在 工作空間的坐標(biāo)給定。 3.1.1 平移變換 假設(shè)坐標(biāo)系A(chǔ)與B的坐標(biāo)向量相互平行，但是原點在不同點上，如圖 3- 1 所示。坐標(biāo)系B的原點在坐標(biāo)系A(chǔ)的位置矢量為 B AP 。我們可以把坐標(biāo)系 B看作是坐標(biāo)系A(chǔ)沿向量 B AP 平移得到的一個新坐標(biāo)系。 圖 3-1 平移坐標(biāo)變換 已知點 p 在坐標(biāo)系B中的位置向量為 P B ，那么 p 點在坐標(biāo)系A(chǔ)中的位 置向量 P A 可由式（3-1）表示。 ABA B P

37、PP (3-1) 可以看出，平移坐標(biāo)之間的關(guān)系取決于兩個坐標(biāo)系原點之間的關(guān)系。 3.1.2 旋轉(zhuǎn)變換 圖 3-2 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換 如果兩個坐標(biāo)擁有同一個原點，并且有一個坐標(biāo)軸的方向是相同的，則稱 這兩個坐標(biāo)系之間是旋轉(zhuǎn)關(guān)系。如圖 3-2 所示，假設(shè)坐標(biāo)系A(chǔ)和坐標(biāo)系B的 原點相同，但是方向不相同。我們可以用旋轉(zhuǎn)矩陣 A BR 來描述坐標(biāo)系B相對于 坐標(biāo)系A(chǔ)的方位。點 p 在坐標(biāo)系A(chǔ)和坐標(biāo)系B中的方位描述分別為 P A 和 P B ，則 P A 和 P B 具有以下關(guān)系： AAB B PRP (3-2) 更進(jìn)一步， A BR 可以寫成 A BR = A BR (x,) A BR (y,) A BR

38、(z,) (3-3) 其中 A BR (x,), A BR (y,), A BR (z,)稱為旋轉(zhuǎn)矩陣，分別表示繞坐標(biāo)軸 x,y,z 的旋 轉(zhuǎn)矩陣，參數(shù) x,y,z 表示旋轉(zhuǎn)軸，參數(shù) 表示旋轉(zhuǎn)角度。繞 x,y,z 軸的旋轉(zhuǎn)矩陣 分別是： 100 ,0cossin 0sincos A BR x cos0sin ,010 sin0cos A BR y cossin0 ,sincos0 001 A BR z 3.1.3 復(fù)合變換 對于一般的情況，坐標(biāo)系B與坐標(biāo)系A(chǔ)的原點既不相同，姿態(tài)也不相同， 坐標(biāo)系B的原點 B O 在坐標(biāo)系A(chǔ)的位置向量表示為 A BR ，坐標(biāo)系B相對于坐 標(biāo)系A(chǔ)的旋轉(zhuǎn)矩陣為 A

39、BR ，則坐標(biāo)系B可以看作是坐標(biāo)系A(chǔ)沿 o B AB 先平移 至 B O 點，然后在旋轉(zhuǎn)而得到的坐標(biāo)系。 圖 3-3 復(fù)合變換 如圖 3-3 所示，點 p 在坐標(biāo)系A(chǔ)和坐標(biāo)系B中的位置矢量分別為 P A 和 P B ， P A 和 P B 具有以下變換關(guān)系： o AABA BB PR PP (3-4) 空間某點由矢量aibjck 描述。其中, ,i j k 為軸 x，y，z 上的單位矢量。 此點可用平移齊次變換表示為 100 010 , , 001 0001 a b Trans a b c c 其中，Trans 表示平移變換。 對應(yīng)于軸 x，y 或 z 作轉(zhuǎn)角位移的旋轉(zhuǎn)變換，分別可得： 100

40、0 00 , 00 0001 cs Rot x sc 00 0100 , 00 0001 cs Rot y sc 00 00 , 0010 0001 cs sc Rot z 其中：s表示 sin， c表示 cos，Rot 表示旋轉(zhuǎn)變換。 3.2 切削機(jī)器人的 D-H 表示方法 目前被廣泛運用的機(jī)器人運動學(xué)模型是 D-H 模型。D-H 方法是由 Denavit 與 Hartenberg 在 1955 年提出的，該方法能夠唯一地描述運動鏈的結(jié)構(gòu)，也就是 兩個相鄰運動副之間相對位置和方位。一般情況下機(jī)器人各關(guān)節(jié)的幾何關(guān)系可 通過 D-H 參數(shù)表來描述。切削機(jī)器人由 6 個連桿構(gòu)成，在這里，一方面需要

41、用 到 2 個不同的參數(shù)來表示任何一個連桿，即公共法線距離 ai和垂直于 ai所在 平面兩軸線的夾角 i；另一方面需要另外 2 個不同的參數(shù)來表示相互相鄰兩個 連桿的相互關(guān)系，即兩個連桿的相對位置 di和兩連桿的法線的夾角 i 。對這 4 個不同的參數(shù)進(jìn)行如下定義：i是兩關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軸線 Ji與 Ji+1的夾角為連桿 扭轉(zhuǎn)角；ai是兩關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軸線 Ji與 Ji+1的公垂線的距離； i 是相鄰兩條公垂 線 ai-1與 ai的夾角為關(guān)節(jié)角；di是相鄰兩條公垂線 ai-1與 ai的距離為連桿偏移 量。 為每個關(guān)節(jié)處的桿件坐標(biāo)系建立 44 齊次變換矩陣，表示它與前一連桿 坐標(biāo)系之間的相互關(guān)系。定義 0

42、00 X Y Z 是與固定坐標(biāo)系相連的固定參考坐標(biāo)系， 稱之為基坐標(biāo)系；原點 Oi是取關(guān)節(jié)軸線 Ji與 Ji+1的公垂線在 Ji的交點為坐標(biāo) 原點；Zi軸是取 Ji軸的方向為 Zi軸方向；Xi軸是取關(guān)節(jié) Ji與 Ji+1的公垂線從 Oi指向 Ji+1的方向為 Xi軸的方向；Yi軸是根據(jù)右手定則，由 Xi軸和 Zi軸確定 Yi軸的方向；i可以看成是繞 Xi軸，Zi軸到 Zi+1軸的角度；ai可以看成是沿 Xi軸方向，Zi軸到 Zi+1軸的距離； i 可以看成是繞 Zi軸，Xi-1軸到 Xi軸的角度； di可以看成是沿 Zi軸，Xi-1軸到 Xi軸的距離。 規(guī)定全部連桿坐標(biāo)系后，按照下面列出的前后

43、順序由 2 個平移變換和 2 個 旋轉(zhuǎn)變換來建立相鄰連桿 i-1 與 i 之間的對應(yīng)關(guān)系： （1）繞 Zi-1軸旋轉(zhuǎn) i角，使 Xi-1軸轉(zhuǎn)到與 Xi同一平面內(nèi)。 （2）沿 Zi-1軸平移一段距離 di，把 Xi-1軸移到與 Xi同一直線上。 （3）沿 Xi-1軸平移一段距離 ai-1，把連桿 i-1 的原點移動到與連桿 i 的坐 標(biāo)系原點的同一位置。 （4）繞 Xi-1軸旋轉(zhuǎn) i-1角，使 Zi-1軸與 Zi軸同一直線上。 這樣的一種對應(yīng)關(guān)系可以用連桿 i 對連桿 i-1 的對應(yīng)位置的四個齊次矩陣 變換來表現(xiàn)，并且把這個矩陣叫做 Ai矩陣，Ai矩陣可以寫成如下表達(dá)式。 111 ,0,0,0,

44、0, iiiiiii ARot zTransd TransRot xa 展開上式可得 111 111 11 0 0001 iiiiiii iiiiiii i iii cs cs sa c sc cc ca s A scd (3-5) 連桿 i 與連桿 i-1 坐標(biāo)系的關(guān)系可由連桿變化矩陣 i-1 i T 表示為： 1 11111 1111 0 0001 iii iiiiiiii i iiiiiii cs s cc csd s T s sc scd c (3-6) 其中：Rot 表示旋轉(zhuǎn)變換,Trans 表示平移變換,s表示 sin,c表示 cos。 3.3 切削機(jī)器人的坐標(biāo)系與連桿參數(shù) 本課題

45、設(shè)計的機(jī)器人為六度自由度切割機(jī)器人。機(jī)器人的六個關(guān)節(jié)均為旋 轉(zhuǎn)接頭，分別可以模仿人的腰，肩，肘，腕關(guān)節(jié)，其中腕關(guān)節(jié)包含三個關(guān)節(jié)。 前面的三個關(guān)節(jié)用于確定參考點的操作空間的位置，后三個關(guān)節(jié)用于確定手腕 上方向，并且在三個手腕相交在一個點上，設(shè)置該點作為基準(zhǔn)點，即為這三個 關(guān)節(jié)的原點，并選擇了該店作為連桿 4,5,6 坐標(biāo)系統(tǒng)的原點。關(guān)節(jié) 1 的軸線為鉛 直方向，關(guān)節(jié) 2 和 3 的軸線水平且平行，距離為 2 a。關(guān)節(jié) 1 和 2 的軸線垂直相 交，關(guān)節(jié) 3 和 4 的軸線垂直交錯，距離為 3 a。切削機(jī)器人按照 D-H 方法建立的 連桿坐標(biāo)系如圖 3-4 所示，切削機(jī)器人的連桿參數(shù)表如表 3-1

46、 所示，其中 2 431.8amm， 3 20.32amm， 2 149.09dmm， 4 433.1dmm。 圖 3-4 切削機(jī)器人連桿的坐標(biāo)系 表 3-1 切削機(jī)器人的連桿參數(shù)表 由式(3-6)和表 3-1 所示的連桿參數(shù)表，可求得各連桿變換矩陣如下： 11 110 1 00 00 0010 0001 cs sc T 22 21 2 22 00 001d 00 0001 cs T sc 332 332 3 0 00 0010 0001 csa sc T 443 43 4 0 001 00 0001 csa d T sc (3-7) 55 4 5 55 00 0010 00 0001 cs

47、T sc 66 5 6 66 00 0010 00 0001 cs T sc 3.4 切削機(jī)器人的動力學(xué)分析 3.4.1 運動學(xué)正解 運動學(xué)正解，即由各關(guān)節(jié)變量 i 求解對應(yīng)的末端抓手位姿。將各連桿矩陣 相乘，得到切削機(jī)器人的變換矩陣 0012345 6112233445566 TTTTTTT (3-8) 即為關(guān)節(jié)變量 i 的函數(shù)。 設(shè)末端抓手位姿 0 6 T 為： 0 6 0001 xxxx yyyy zzzz noap noap T noap (3-9) 由式(3-7)、(3-8)、(3-9)聯(lián)立求得： 1234 5 64 623 5 614 5 64 6x nccc c cs ss s

48、css c cc s 1234 5 64 623 5 614 5 64 6y nscc c cs ss s ccs c cc s 234 5 64 623 5 6z nsc c cs sc s c 1234 5 64 623 5 614 64 5 6x occc c ss cs s sss cs c s 1234 5 64 623 5 614 64 5 6y oscc c ss cs s scs cs c s 234 5 64 623 5 6z osc c ss sc s c 123 4 523 51 4 5x ac c c ss cs s s 123 4 523 51 4 5y as c c

49、 ss cc s s 23 4 523 5z as c sc c 1223 2323412x pc a ca cs ds d 1223 2323412y psa ca cs dc d 3 232 2234z pa sa sc d 本文中 1 s表示 1 sin， 1 c表示 1 cos， 12 s表示 12 sin， 12 c表示 12 cos，以此類推。式(3-9)表示的切削機(jī)器人的變換矩陣 0 6 T ，描述了末 端連桿坐標(biāo)系6相對于基座標(biāo)系0的位姿，是機(jī)械手運動分析和綜合的基礎(chǔ)。 3.4.2 運動學(xué)反解 運動學(xué)反解，即由末端抓手位姿反求各關(guān)節(jié)變量 i 。由式(3-8)與式(3-9) 聯(lián)立

50、有： 012345 112233445566 0001 xxxx yyyy zzzz noap noap TTTTTT noap (3-10) 其中 n，o，a，p 為已知，需要反求各關(guān)節(jié)變量 i ，因此用未知連桿逆變換左乘 式(2-7)兩邊，將關(guān)節(jié)變量 i 分離出來，從而求解。 由式 01012345 1162233445566 TTTTTTT 110102345 2211633445566 TTTTTTT 2111010345 3322116445566 TTTTTTT 31211101045 4433221165566 TTTTTTT 413121110105 5544332211666

51、 TTTTTTT 可依次求出： yxyx ppAddppA,2tan,2tan 2 2 2 22 1 2 22 21111 tan,tan2, zxyzxy Apc ps pkkAp c ps p 222 33434 tan2,tan2,AkadkAa d 444 tan2 sin,cosA 555 tan2 sin,cosA 666 tan2 sin,cosA 其中： 2 2222 11234 2 2 xyz c ps ppaad k a 11 4 5 sin sin yx c as a 2 321123211 4 5 cos sin xyzxyz ccc as as assc as ac

52、a 2 55 sin1 cos 53211232112 cos xyzxyz scc as as acsc as ac a 3211232112 6 5 sin sin xyzxyz scc ns ns ncsc ns nc n 3211232112 6 5 cos sin xyzxyz scc os os ocsc os oc o 4 ADAMS 環(huán)境中切削機(jī)器人虛擬樣機(jī)的創(chuàng)建 前面章節(jié)完成了對切削機(jī)器人的實體模型創(chuàng)建，本章將要進(jìn)行切削機(jī)器人 模型的虛擬樣機(jī)創(chuàng)建，其中包含了切削機(jī)器人的模型導(dǎo)入，通過完成設(shè)置材料 屬性、重力方向、設(shè)置約束、添加驅(qū)動、創(chuàng)建變量及變量的修改等工作，創(chuàng)建 切削機(jī)器人

53、的虛擬樣機(jī)模型，然后再利用 ADAMS 輸出可與 MATLAB 聯(lián)合仿 真的切削機(jī)器人的機(jī)械模型。 4.1 ADAMS 軟件介紹 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) 即是機(jī)械 系統(tǒng)動力學(xué)自動分析，是美國一家公司開發(fā)的用于虛擬樣機(jī)分析的軟件。目前， ADAMS 一直在被世界各地各大廠商的數(shù)百個行業(yè)采用。 ADAMS 軟件是由幾個核心模塊，包括 ADAMS/View、 ADAMS/Solver、 ADAMS/Post-Processor、 ADAMS/Control、等等。ADAMS/ View 是與用戶為 中心的交互式圖

54、形環(huán)境。該軟件集成了簡單的圖標(biāo)，菜單和鼠標(biāo)點擊操作，建 模，仿真，動畫顯示，圖形，結(jié)果分析，數(shù)據(jù)打印和其他功能。建模是 ADAMS/View 中的一個模式，ADAMS/View 其中包括，豐富的機(jī)械零件的幾何 圖形，關(guān)節(jié)和約束，以及力和運動的數(shù)據(jù)庫。ADAMS/View 作為實體建模內(nèi)核 采用 Parasolid 窗口，ADAMS/ View 支持布爾操作和 FORTRAN/77 和 FORTRAN/90 的所有功能。 ADAMS 一方面，虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以使用這個軟件很容 易的虛擬機(jī)系統(tǒng)動力學(xué)，運動學(xué)和靜力學(xué)分析。另一方面，它是一個虛擬樣機(jī) 開發(fā)的分析工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和

55、多種接口，可以成為特殊行業(yè)的特定 類型的虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺。目前，ADAMS 軟件有多種操作系 統(tǒng)的版本。 在本課題中采用 ADAMS2010 版本進(jìn)行研究，結(jié)合實際以及 ADAMS 的基 本功能，以下介紹三大基本模塊為 ADAMS/View、ADAMS/Solver 和 ADAMS/Processor 模塊。由于在研究中采用與 MATLAB 軟件對運動方程進(jìn)行 編程控制，所以主要采用的模塊主要是 ADAMS/View、ADAMS/Control 以及 ADAMS/Solver。表 4.1 給出了多數(shù)版本所包含的全部主要模塊。 表 4.1 ADAMS 模塊 ADAMS 模塊模塊主要

56、功能 ADAMS/view 提供一個功能強(qiáng)大的建模和仿真綜合環(huán)境，并分析了 模型參數(shù)，測試數(shù)據(jù)驗證模型。 ADAMS 軟件系列 的主要模塊。 ADAMS/Solver ADAMS/Solver 是一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)解析器，可以自動 求解機(jī)械系統(tǒng)的運動方程。 ADAMS/ Solver 可以集 成到其他的圖形界面（GUI） ，如 ADAMS/視圖， ADAMS/汽車等。使用 ADAMS/Solver 的建模和仿真 求解，然后返回這些模擬結(jié)果在其它圖形界面中。 ADAMS/Control 附加的控制模塊，可在模型中加入復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 ADAMS/Postprocessor ADAMS 后處理模塊。所

57、有的仿真結(jié)果均可以利用后 處理模塊對仿真結(jié)果進(jìn)行后處理，如此可以更加方便 的得到自己需要的數(shù)據(jù)結(jié)果后者動畫。 ADAMS/Flex 附加的 ADAMS 模塊，使之能在模型中加入柔性件， ， 從而得到更真實的仿真結(jié)果。 ADAMS/Car 用于創(chuàng)建、分析汽車模型的模塊。 ADAMS/Rail 用于創(chuàng)建、分析鐵路模型的模塊。 ADAMS/Animation MDIs 的動畫包，可以運行仿真的動畫結(jié)果。 ADAMS/Android ADAMS/Android 預(yù)處理程序用于創(chuàng)建人體模型。 ADAMS/PostProcessor 模塊主要提供了兩個功能：分析曲線繪制功能和仿 真結(jié)果回放功能。ADAMS

58、/PostProcessor 為用戶提供了觀察模型的運動環(huán)境， 在這種環(huán)境下，可以執(zhí)行中斷，向前，向后播放動畫，可以為用戶提供最佳視 角，因此，用戶可以更加快捷的發(fā)現(xiàn)模型中的錯誤；可以選擇合理的設(shè)計方案； 輸入合理的測試數(shù)據(jù)，并將得到測試結(jié)果數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以 驗證 ADAMS 仿真分析結(jié)果數(shù)據(jù)的有可靠性；還可對輸出進(jìn)行統(tǒng)計分析、對仿 真分析結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運算；可以展示 ADAMS 中的結(jié)果數(shù)據(jù)，以提升產(chǎn)品 設(shè)計最終報告質(zhì)量；可以添加注釋和標(biāo)題，表達(dá)式可以更改圖表類型，實體可 以添加動畫產(chǎn)品，從而加強(qiáng)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)的表達(dá)效果，您也可以播放電影，同 時表現(xiàn)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)曲線，可以更直

59、觀的觀察運動和對應(yīng)參數(shù)變化。 4.2 導(dǎo)入切削機(jī)器人模型 在 ADAMS 中，需要進(jìn)行的第一步操作是建立機(jī)械模型，本文運用的是 Solidworks 三位建模軟件進(jìn)行的此項工作，然后對建立的機(jī)械模型添加約束和 施加載荷，創(chuàng)建及定義過程中需要的變量然后，最終可以進(jìn)行仿真運動分析。 幾何實體模型建立的方法有三種：1）用 ADAMS 建模工具直接建模，利用 ADAMS 的主工具箱內(nèi)的建模工具對需要的模型進(jìn)行建立；2）通過軟件的交換 模塊從外部輸入通過編程描述模型搭建的模型文件；3）通過軟件的專業(yè)圖形接 口模塊導(dǎo)入模型，如三維建模軟件通過保存成*.x_t 類型的文件，該文件為軟件 識別的模型文件。 課

60、題中采用第三種方法進(jìn)行模型的建立，如圖 4-1 所示導(dǎo)入在 Solidworks 中建立好的機(jī)械手模型的過程。圖 4-1 中打開軟件后根據(jù)需要設(shè)立相應(yīng)的路徑 和模型文件、單位、重力等選項。 啟動 ADAMS/View 軟件后，選擇 Create a new model，將開始路徑更改為 欲保存切削機(jī)器人模型的 ADAMS 文件的路徑，修改模型名稱，點擊 OK。如 圖 4-1。 圖 4-1 ADAMS/View 開始窗口 點擊出現(xiàn)如圖 4-2 所示內(nèi)容，更改為 Parasolid 類型，在第二行空白處點擊 鼠標(biāo)右鍵，點擊 Browse，找到三維實體模型*.x_t 格式的文件的目錄，點擊 OK 完