基于ADAMS的3P_Delta并联机器人的PPO运动仿真

技术
Special Technology
D
I G I T C W 专题
40DIGITCW
2019.03
机器人的运动仿真是验证机器人运动是否可行的前提，国内
外许多学者对运动仿真进行了深入的研究，大多采用基于VC++ 6.0的OpenGL 、利用MATLAB 软件编程求解运动学模型、利用Pro/E 设计模型，Adams 进行仿真的方法，可以得到机器人模型的运动仿真，但是这些方法需要大量的计算机编程语言或者大量的数学计算。

针对上述问题，本文提出了一种以Adams 仿真软件为辅助工具，借助简单的数学函数，对3P_Delta 并联机器人进行运动仿真。

1 3P_Delta 并联机器人结构
3P_Delta 并联机器人由静平台A 1A 2A 3、动平台B 1B 2B 3以及连
接两个平台的支链L 1、L 2、L 3组成，结构示意图（见图1）
，三组支链结构完全一样，依靠滑块（P 1、P 2、P 3）在垂直杆上下运动，使得动平台B 1B 2B 3只有平动而没有转动，自由度为3。

图1 3P_Delta 并联机器人示意图
2 ADAMS 简介
虚拟样机仿真分析软件ADAMS （Automatic Dynamic Analysis
of Mechanical Systems ）是对机械系统的动力学与运动学进行仿真计算的商业软件。

3 3P_Delta 并联机器人正解
所谓机器人的正解，就是已知滑块的位置，计算出机器人末端的空间位置。

对3P_Delta 并联机器人进行运动仿真，就是求解机器人末端轨迹的过程，因此必须求得机械手末端的位置。

以第一个滑块位置推理为例：
（1）O 为ΔA 1A 2A 3的中心，则有OA 1=OA 2=OA 3=R ，其中，R 为静平台半径，可以得到A 1、A 2、A 3的坐标：
A 1：（0，R ，0）A 2：（-R （sin （60）），-R （cos （60）），0）A 3：（R （sin （60）），-R （cos （60）），0）
（2）A 点（x ，y ，z ）为末端机械手的位置，见图2.2，则
；点D 为点投影在地面的点，有。

（3）在点D 所在底面三角形中，有
综上所述，可以得到：
（1）
同理可以得到已知其他2个滑块位置时的关系：
（2） （3）
式中，L 为支链长度；
x E 1为第一个滑块建立关系时底面E 点的X 轴坐标；
y E 1
为第一个滑块建立关系时底面E 点的Y 轴坐标；z 1为第一个滑块建立关系时滑块的Z 轴坐标，其他同理即可求得末端A 点的位置。

4 基于ADAMS 的3P_Delta 并联机器人建模
运用ADAMS-View 软件将模型按照实际尺寸搭建，并在构件间添加约束和驱动，如固定副、转动副、球副和移动副。

5 基于ADAMS 的3P_Delta 并联机器人模型试验
5.1 模型验证
5.2 3P_Delta 并联机器人的运动仿真实验
此模型中，机器人执行的是在O-XYZ 坐标中以（50，0，-100）为起点，（-50，0，-100）为终点，80*100*80mm 的PPO 任务，具体过程如下：在（50，0，-100）起点处，沿Z 轴上升80mm ，再 沿-X 轴平移100mm ，最后沿Z 轴下降80mm ，模拟实际作业中将一个物料从一个位置搬移到另一个位置。

6 结束语
根据3P_Delta 并联机器人特殊的空间位置关系以及运动约束条件，对3P_Delta 机器人的正解过程推导，利用ADAMS 软件对3P_Delta 并联机器人进行建模，通过驱动函数控制机器人按照一定的轨迹进行运动，仿真过程清晰、简便，为机器人的研究与生产提供了一定的理论依据，加速了对机器人的认识。

参考文献
[1] 陈红亮，孔宇超.Delta 并联机器人路径规划设计[J].浙江水利水电学报，2018，30（4）：78-80.
[2] 宫赤坤，熊吉光，黄成林.Delta 并联机器人运动学与动力学仿真分析[J].制造业自动化，2013，35（3）：5-8.
[3] 梁香宁.Delta 机器人运动学建模与仿真[D].太原理工大学，2005.
基于ADAMS 的3P_Delta 并联机器人的PPO 运动仿真
郭江东1，2，李宏杰1，2，郭振魁1
（1.太原科技大学电子信息工程学院，太原 030024；2.太原重型机械装备协同创新中心，太原 030024）
摘要：针对Delta 并联机器人运动仿真需要大量编程的问题，提出一种基于ADAMS 软件来解决机器人的运动仿真。

首先，用
ADAMS 软件按照实际尺寸建立模型各个部件；然后，将建立的模型通过平移、旋转等方式搭建完整模型，并在各部件间添加约束；最后，根据3P_Delta 并联机器人运动学正解在机器人动平台上添加驱动函数，运行仿真，得到PPO 运动轨迹。

仿真分析表明，机器人在X、Y、Z 方向上按照预定轨迹进行运动，滑块沿着杆平滑的运动，实现了机器人的运动仿真。

关键词：Delta 并联机器人；ADAMS ；PPO 运动；路径仿真doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.03.0025
中图分类号：TP24 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）03-0040-01。