基于ADAMS的机械手臂运动仿真分析_李金恒
基于ADAMS的多杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的多杆冲压机构运动仿真分析摘要：使用Adams软件可以对多杆机构进行建模和运动仿真分析，同时得出从动件的各类运动参数。
本文建立了一个简化的齿轮多杆冲压机构的模型，进行了运动仿真，对执行机构的重要参数并进行了测量和分析，判断该机构的运动是否满足加工特性，为以后该类机构的设计工作积累经验。
关键词：运动仿真分析；齿轮多杆机构；Adams1引言连杆机构是许多机械上都广泛使用的运动机构。
它的构件运动形式多样,如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动,有着显著的优点如：运动副单位面积所受压力较小,且面接触便于润滑,故磨损减小;制造方便,易获得较高的精度和较大的机械效益等。
故一般的锻压加工，冲压加工，插齿加工等都采用了多杆机构的设计。
本文分析的冲压机构在冲制零件时，冲床模具必须先以较大速度冲击样坯，然后以均匀速度进行挤压成型，模具快速将成品推出型腔，最后，模具以较快速度完成返回行程。
图1为本文冲压机构简图。
图1 齿轮冲压机构简图2冲压主运动机构及其工作原理齿轮多杆机构的如图1所示，构件1、2为齿轮配合，齿轮1由电机驱动，连杆3连接大齿轮和4、5、6组成的曲柄滑块机构，当主动齿轮1转动时，从而实现滑块6（冲床模具）的直线往复运动。
3机构的建模与仿真3.1 建模参数的确定在简图1中，设原动件1匀速转动（m=2，z1=20，w=60r/min），齿轮(2m=2,z2=45)，各杆件长度为l3=80mm，l4=150mm，l5=98mm。
3.2模型的建立①通过杆长条件，确立了初始位置的8个点的坐标，通过Adams中的Table Editor写入如图3.1图3.1 初始位置各构件端点坐标写入后的各端点建模如图3.2图3.2 端点位置确定②在POINT_1和POINT_7处分别建立大小齿轮的模型选择Main Toolbox中的圆柱模块，分别以分度圆直径40mm、90mm，厚度10mm建立齿轮模型，选择工具，对其翻转，使其在Front面显示为图3.4。
基于ADAMS的多关节机械手手抓部分的运动学仿真研究
的多关节机械手手抓部分的其中，nh是约束方程的个数；nc是广义坐标数。
于是可以得到系统速度的约束方程：（4）。
任意时刻t的速度，加速度可以由线性方程的数值方法求解，在ADAMS中通常采用图1 机械手三维装配三维模型的建立虚拟样机的三维模型的建立采用Solid完成，主要包括手抓、底座、大臂机构、小臂机构等，底座上有一电动机带动，实现大臂的转动。
大臂及其小臂的活动主要由液压缸带动，本文重点介绍机械手手抓部分的运动学分析，图2是机械手的三维装配图。
图2 手抓部分装配图立模型过程中遵循的原则。
建立模型之后，导入ADAMS化处理，在满足虚拟样机仿三维模型的建立要尽可能地数量应该尽可能的少,只保留基本的运动部件。
（2）机械手的结构及其分析。
本机械手实现的运动是平均每分钟抓取4次，旋转的角度是是机械手的机构运动简图，电动机带动齿轮转动，实现底座的转动，抓取物料时，由手抓图3 机械手机构运动简图机械手手抓的模型简化及其导入ADAMS中遵循模型的简化原则，将手抓的三维模型简化，模型建立部分使用Solid Edge ST5实现，ADAMA/View提供的Parasolid模型数据交换接口，将模ADAMS软件中。
导入后为模型的每个零件重命名和添加材料属性（steel）。
鉴于本文只研究机械手手抓部分的运动，故将删除了模型中与小臂链接的链接底座、前后缸盖以及套筒等的结构，完成简化后，为了使各个相对运动的部分形成有机的整体，根据构件之间相对运动，在模型中的利用ADAMS/View中的约束工具为各个构件之间引入约束。
图为导入ADAMS后的模型图。
图4 手抓简化仿真模型机械手手抓部分的仿真 机械手的手抓部分是机械手设计的重要部分，也是实现机械工作的必要条件，设计的目的是机械手每分钟中国设备工程 2024.04（下）图5 机械手手抓部分约束的添加机械手的整个驱动部分选用气压驱动，其中包括大小臂的运动以及手抓的张合，液压驱动最大优点是单位质量输出功率大，因为液压传动的动力元件可以达到很高的工作压力，在同等输出功率下具有体积小、质量轻、运动惯性小、动态性能好的特点。
基于ADAMS的六自由度机械手的运动仿真分析
第 38 卷 2010 年第 8 期
为了便于运动模型的表示，将关节变量 θ i 的正 弦函数和余弦函数值简化如式 (1)，确定了连杆坐标 系，且得到了相应的连杆参数后，可依据式 (1) 完成 坐标系 i 和 i-1 之间的变换。
⎡ ci
T i−1
i
=
⎢ ⎢
si
c(αi−1
)
⎢ ⎢
si
s(α
i −1
)
通
并进行了运动仿真分析，得出了机械手各关节的角位移曲线，不仅证明了运动学模型的正确性，也为 后续研究奠定了基础。
关键词：六自由度机械手；运动学模型；ADAMS
用
中图分类号：TP241 文献标识码：A 论文编号：1001-3954(2010)08-0028-04
Analysis of kinematic simulation for a kind of 6-DOF manipulator
⎣0
−si ci c(α i −1 ) ci s(αi−1)
0
0 − s(α i −1 ) c(α i −1 )
0
ai−1 ⎤
−di
s(αi−1
)
⎥ ⎥
di c(α i −1 )
⎥ ⎥
1⎦
(ci = cos θ i ；ci = cos θ i ；i = 1，2，…)。 (1)
机械手结构参数和关节变量如表 1 所列，分别
⎣ 0 0 0 1⎦ ⎣ 0 0 0 1 ⎦
使式 (5) 两边的各元素分别相等，依此类推，得 (21T)-1 (10T)-1 60T = 32T 43T 54T 65T ，
(32T)-1 (21T)-1 (10T)-1 60T = 32T 43T 54T 65T ， ……。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析1. 引言1.1 背景介绍机械四连杆机构是一种常见的机械系统，由四个连杆组成，通过铰链连接在一起。
该机构具有简单结构、运动灵活等特点，广泛应用于工程领域中的机械传动系统、转动机械装置等。
随着现代工程技术的发展，人们对机械四连杆机构的运动性能和工作特性提出了更高的要求。
利用ADAMS软件进行机械四连杆机构的运动仿真分析已成为一种常用的研究方法。
通过仿真分析，可以全面地了解机构在不同工况下的运动规律和性能特点，为设计优化和故障分析提供重要依据。
1.2 研究目的本文旨在利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行运动仿真分析，探讨其运动规律及特性。
通过建立机构的数学模型，模拟机构在不同工况下的运动状态，分析机构的运动学性能和动力学特性，为设计优化提供理论支持。
借助ADAMS软件的功能，对机构进行参数优化，使机构的性能达到最佳状态。
本文研究的目的包括：1. 分析机械四连杆机构的运动规律，揭示其运动特性；2. 探讨机构在不同工况下的运动状态和特点，评估机构的性能；3. 基于仿真结果，进行参数优化，提高机构的工作效率和稳定性；4. 对机构可能出现的故障进行分析，为机构的维护和保养提供参考。
通过对机械四连杆机构的运动仿真分析，旨在为机械工程师提供设计和优化机构的参考，促进机械系统的创新和发展。
1.3 研究方法研究方法是本文的关键部分，主要包括以下几个步骤：（1）了解ADAMS软件的基本原理和使用方法，包括建模、设置参数、运动仿真等操作。
（2）建立四连杆机构的三维模型，并根据实际情况设置各个连杆的长度、质量、摩擦系数等参数。
（3）设定机构的初始条件和约束条件，如应用驱动力、初始速度、固定关节等，以模拟机构的运动过程。
（4）进行仿真分析，观察四连杆机构在不同驱动力、摩擦系数下的运动情况，包括角速度、位移、加速度等参数的变化。
（5）分析和比较仿真结果，探讨四连杆机构运动特性的影响因素，如摩擦力、驱动力大小、连杆长度等，并对结果进行合理解释。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析机械四连杆机构是一种常用的机构形式，它广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、机床、机器人和机械手等。
本文基于ADAMS软件，对机械四连杆机构进行运动仿真分析，并对仿真结果进行分析和讨论。
一、ADAMS软件介绍ADAMS是一款专门用于多体动力学仿真分析的商业软件，它可以用来仿真各种机械系统的动力学特性，包括车辆、飞机、机器人以及各种机械机构等，还可以分析机构的运动轨迹、速度、加速度、力矩等参数。
在本文中，我们将利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行仿真分析，探究机构的运动规律和特性。
二、机械四连杆机构的结构和运动特性机械四连杆机构由四个连杆组成，其中两个连杆为机构的输入和输出轴，另外两个连杆则起到连接作用。
机构的结构如图1所示。
图1 机械四连杆机构结构示意图机械四连杆机构的运动特性与其连杆长度、角度以及连接方式等因素密切相关，下面我们将对机构的运动特性进行详细的分析。
1. 运动自由度机械四连杆机构的运动自由度为1，即只有一维平动或旋转方向。
2. 平衡性机械四连杆机构具有良好的平衡性，可以在很大程度上减小机构的惯性力，提高机构的稳定性。
3. 运动规律机械四连杆机构的运动规律比较复杂，难以用解析方法进行求解。
通常采用动力学仿真和实验方法，对机构的运动规律进行研究和分析。
为了探究机械四连杆机构的运动规律和特性，我们利用ADAMS软件对机构进行仿真分析。
仿真模型如图2所示。
在仿真过程中，我们可以通过改变机构的输入参数，如连杆长度、连杆角度等，来观察机构的运动规律和特性。
下面我们将举例说明。
1. 连杆长度变化时机构的运动规律改变机构的输入连杆长度，可以观察到机构的运动规律发生了显著的变化。
当输入连杆长度L1=100mm、L2=200mm时，机构的运动规律如图3所示。
图3 机构运动规律图（L1=100mm、L2=200mm）从图3中可以看出，当输入连杆开始旋转时，机构的输出连杆也随之旋转，但是旋转速度比输入连杆慢，这是由于机构的连杆长度不同，导致机构的角度运动不同所致。
基于ADAMS的机械臂仿真分析
基于ADAMS的机械臂仿真分析作者：张衡来源：《科技资讯》2018年第21期摘要：本文利用ADAMS/View模块对液压机械臂的虚拟样机机械系统进行仿真，尤其针对其液压机械臂机械手的转角进行针对性分析，并进行结构优化设计，得出最优解，并将最优解参数导入程序进行仿真分析，给出优化建议，使其转动角范围符合各种工况需求。
同时对机械臂姿态调整液压缸进行了受力仿真分析，并给出了液压机械手姿态调整杆最佳连接位置，为之后的选型和设计工作奠定了理论基础。
关键词：ADAMS 仿真分析机械设计中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（c）-0076-02近年来，功能多样，高效的机械臂在工业生产渐渐普及，它的普及促进了工业生产向着自动化和智能化方向发展。
该行业的国产化还存在较多问题，产品标准不统一，使用批量小，个配件的兼容性通用性差，生产装配效率低，且成本较高，并且在可靠性方面还有很大改进空间。
以上种种问题是我们研究的动力和努力的方向。
本文主要在ADAMS 动力学仿真软件中建立液压驱动机械臂虚拟样机系统。
利用该系统，针对柔性液压机械臂的工作范围进行运动学仿真分析。
1 ADAMS软件的应用1.1 软件简介ADAMS （Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是属于MSC公司的一款模拟器仿真软件，应用于全球各大厂商中，占机械系统动态仿真软件市场份额的51%。
工程设计人员使用ADAMS在计算机上建立和模拟仿真样机，对机械可进行虚拟再现模拟，可以让设计人员知道其设计的机械系统的运动性能。
在运动学和动力学仿真领域，ADAMS是目前国际上应用最广泛模拟电脑软件之一。
1.2 设计流程（1）构建组件（建立组件，设立应用条件，对施加的进行设计）建立系统的模型包括设立组件，然后将约束条件作用于组件并定义作用于它们的力。
设计的机械组成中，其组件是具有物理特性的几何形状，如质量和转动惯量。
用adams分析3r机械手的运动仿真
基于SolidWorks和ADAMS的3R机械手运动仿真本文利用SolidWorks软件对所设计三自由度机械手进行三维实体建模，然后通过SolidWorks和ADAMS良好的数据接口将模型数据直接导入ADAMS，根据实际设计要求添加相关约束，在此基础上进行运动仿真，研究机械手各机构关节的运动，测量各个关节的关节角位移、速度、加速度和驱动力矩的变化情况，通过观察各机构的运动轨迹以及相关曲线的变化趋势确定设计中存在的问题，对设计阶段的产品进行虚拟性能测试。
1 . 3R机械手的三维实体模型1.1利用SolidWorks建立机械手的三维实体模型本文所研究的三自由度机械手由臂1，臂2，臂3和手爪组成，臂1与大地固结在一起，其装配效果图如图1所示。
图1 机械手装配模型1.2三维模型的导入首先在SolidWorks环境下将机械手装配模型保存为“.x_t”格式，然后在ADAMS 中执行[import]导入刚才生成的“.x_t”文件。
导入的模型没有质量，需要自己添加，在ADAMS中分别定义各零件材料属性为“steel”。
2 . ADAMS运动仿真机械手在运动过程中要尽量平滑、平稳，否则会产生机械部件的磨损加剧，并导致机械手的振动和冲击。
因此在仿真过程中测量各个关节的关节角位移、速度、角加速度和驱动力矩的变化情况。
将模型各零部件导入ADAMS软件中后，各个构件之间还没有任何的约束，模型只是提供了各构件的初始位置。
本机械手两两相邻的构件构成的三个关节都是转动关节，均定义为旋转副，底座与大地之间定义为固定副。
添加完约束后的模型如图2所示。
图2 ADAMS环境下机械手仿真模型本文为机械手设置运动路径，已知路径求解各关节的驱动和力矩和转角运动情况。
设图中球的运动角速度如下图3：图3 球的运动角速度设定添加一个运动平面，设定机械手完成上料过程，现设路径如下图4，图4 机械手的运动轨迹至此建立起了机械手完整仿真模型，然后进行5s、50步的仿真。
基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究
文献综述
过去的研究中，机械臂联合仿真主要采用动力学仿真软件和运动学仿真软件 相结合的方法。然而，这些方法存在以下不足和局限性：
1、仿真软件之间的接口不兼容，导致数据传输和处理困难； 2、仿真过程较为复杂，需要大量的人工干预；
3、仿真精度和效率有待提高。
为了克服这些不足，一些研究者开始尝试将MATLAB与ADAMS相结合，开展机 械臂联合仿真研究。MATLAB是一种强大的数学计算软件，适用于各种工程领域， 而ADAMS是一款专门用于机械系统动力学仿真的软件，具有强大的建模和仿真能 力。将两者相结合，可以充分发挥各自的优势，提高仿真的精度和效率。
未来研究方向和发展趋势包括：
1、完善机械臂模型：考虑更多的动力学效应和运动学约束，建立更加精确 的机械臂模型，提高仿真的可信度和实用性。
2、研究多机械臂系统：将多个机械臂组合在一起，研究多机械臂系统的协 调控制、路径规划等问题，拓展联合仿真的应用领域。
3、结合机器学习技术：运用机器学习技术对仿真数据进行学习和分析，挖 掘更多有用的信息，为机械臂的设计和控制提供新的思路和方法。
结论双足机器人联合仿真是一种高效的设计和优化方法，具有非常重要的意 义和作用。通过联合仿真，可以更加深入地了解双足机器人的运动学和动力学特 性，为控制系统的设计提供更加精确的依据。联合仿真还可以大大缩短研发周期， 降低研发成本，提高双足机器人的性能和稳定性。因此，双足机器人联合仿真将 会成为未来机器人研究和应用的重要方向之一。
二、机械臂的轨迹规划
轨迹规划是机械臂控制的重要环节，其目标是在满足一定约束条件的前提下， 寻找一条从起始点到目标点的最优路径。在MATLAB中，我们可以使用多项式插值、 样条插值等算法进行轨迹规划。例如，使用MATLAB的fmincon函数，可以求解出 最优轨迹。
基于ADAMS折叠式动臂工作装置动态特性仿真分析
作者简介：李兆安，男，硕士，研究方向：工程机械结构优化。
基于ADAMS 折叠式动臂工作装置动态特性仿真分析李兆安（遵义职业技术学院，贵州 遵义 563000）摘 要：为得到更为接近实际工况的仿真分析方法,文章对折叠式动臂挖掘机的工作装置进行动力学建模，在虚拟样机中建立刚性体模型和刚柔耦合模型进行仿真分析。
同时，利用ADAMS 多体动力学分析软件创建刚性体模型和刚柔耦合模型并对其进行动态强度分析，（着重对斗杆柔性体的受力情况进行分析）。
通过对比折叠动臂工作装置刚性体系统与刚柔耦合系统的受力变化曲线，发现刚柔耦合系统较刚性体系统仿真更为接近实际工况。
关键词：折叠动臂；工作装置；动态特性；刚柔耦合中图分类号：TU621 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）17-0004-04折叠式动臂挖掘机工作装置采用新型的折叠式动臂结构，由后动臂、前动臂、斗杆和铲斗组合而成。
将原先经典的整体式动臂拆分成由前动臂和后动臂两个结构件铰接而成的结构，前动臂由两个前动臂油缸进行调控，后动臂由后动臂油缸（调整油缸）进行调控。
在以往的轮式折叠动臂液压挖掘机设计中，对折叠动臂工作装置的设计多采用静力学分析计算来确定工作装置的受力情况，依靠安全系数的选取来代替工作装置的动态载荷、冲击与振动分析。
借鉴整体式动臂挖掘机的研究方法对轮式折叠动臂液压挖掘机的工作装置进行前动臂、后动臂、斗杆、铲斗四构件联动的方式来分析其运动特性，在理论建模和仿真分析上都较整体式动臂的三构件联动的分析更为复杂。
对折叠式动臂工作装置进行简化处理后建模，再对其进行仿真分析，以期得到更加接近实际挖掘作业工况下的动态特性仿真。
1 折叠式动臂工作装置运动学模型基于多体动力学建模方法—拉格朗日方程对折叠式动臂工作装置进行动力学建模，模型的建立基于上文得到的D-H 变换矩阵。
该模型有空间转换矩阵推导出，最终得到的是封闭式力矩函数表达式。
以后动臂与机架的链接铰点建立系统基坐标系，考虑到折叠式动臂工作装置的结构特征，将前动臂和后动臂简化为一体，得出三个自由度的折叠式动臂工作装置动力学方程如下。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析1.引言机械四连杆机构是一种常见的机械结构，它由四个连杆组成，通过转动连接在一起，能够实现复杂的运动。
对于这种机构的运动行为进行仿真分析，可以帮助工程师们更好地理解其工作原理和性能特点，为设计优化和控制提供可靠的理论基础。
本文将介绍基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析的方法和结果，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
2.问题描述机械四连杆机构的运动仿真分析主要涉及以下几个问题：首先是机构的运动学特性，包括连杆的运动轨迹、角度、速度和加速度等；其次是机构的力学特性，包括连杆的受力情况、驱动力和阻力等；最后是机构的动力学特性，包括连杆的动力学模型、运动过程中的能量转换和损耗等。
通过分析这些问题，可以全面了解机械四连杆机构的运动规律和工作性能，为相关工程设计和控制优化提供重要参考。
3.基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析方法ADAMS（Adams Dynamics）是一款专业的多体动力学仿真软件，可以对多体机械系统的运动行为进行模拟和分析。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析主要包括以下几个步骤：建立模型、设定运动和约束条件、进行仿真计算、分析结果并优化设计。
3.1 建立模型首先需要在ADAMS软件中建立机械四连杆机构的三维模型，包括连杆、连接点、驱动装置等。
通过软件提供的建模工具，可以简单快速地绘制出机构的几何结构，并添加材料、质量、惯性等物理属性，为后续的仿真计算做好准备。
3.2 设定运动和约束条件在建立好模型后，需要设定机械四连杆机构的运动和约束条件。
通过ADAMS软件提供的运动学分析工具，可以简单地定义连杆的转动角度、线速度和角速度等运动参数，同时添加约束条件，限制机构的运动范围和姿态，以保证仿真计算的准确性和可靠性。
3.3 进行仿真计算设定好运动和约束条件后，即可进行仿真计算。
ADAMS软件提供了理想化模拟和实验数据验证两种仿真方式，可以根据需求选择合适的方法进行计算。
基于ADAMS的五自由度机械手的设计及运动学仿真
机 械 手 运 动 学 分 为 两 类 基 本 问题 ：一 类 是运 动 学正 问题 ，根 据 已知 的 各项 参 数 求 解末 端 执行 器 相 对 于 绝对 坐 标 系 的位 置 和 姿 态 ； 另一 类是 运 动 学 逆 问题 ，根 据 已给 定 的满 足 工 作 要 求 时末 端 执 行 器 相 对 于 绝 对 坐 标 系 的位 置 和 姿 态 以及 结 构 参 数 ，求 各 连 杆 以及 运 动 副 的运 动 参 数 。 由于 已 知 末 端 执 行 器 的位 置 和 姿 态 ， 因此 可 通 过 机 械 手 逆运 动 学方 程对 本机 械 手进 行求 解 。
１．２ 机械手结构参数 根 据 其 使 用 要 求 ， 机 械 手 的 旋 转 半 径
Ｒ＝１ ３ １ ｍ ｍ ， 抓 取 时 末 端 执 行 器 距 离 平 台 Ｈ。＝１００ｍｍ，基 座在 旋 转时 末端 执 行器 距 离平 台为 Ｈｌ：１１０ｍｍ。为达 到其 使用 要 求 ，大 臂ＬＩ＝１１０ｍｍ， 小臂Ｌ２＝６０ｍｍ，腕部Ｌ３＝７５ｍｍ。
ｌ 匐 似
基于ＡＤＡＭＳ的五 自由度机械手的设计及运动学仿真
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｋｉｎｅｍ ａｔｉｃｓ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｍ ａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｗ ｉｔｈ ｆ ｉｖｅ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ
ｆｒｅｅｄｏｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａ 队 Ｍ Ｓ
陈向伟，高 强 ，肖 冰
ＣＨＥＮ Ｘｉａｎｇ．ｗｅｉ， ＧＡＯ Ｑｉａｎｇ，ＸＩＡＯ Ｂｉｎｇ
０ 引言
机 械 手 是 具 有 传 动 执 行 装 置 的 机 械 ， 它 由 臂 、关 节 和 末 端 执 行 装 置 构 成 ，组 合 为 一 个 相 互 连 接 和 相 互 依 赖 的运 动 机 构 ，且 具 有 可 改 变 的 和 反 复 编 程 的 自动 机 械 装 置 ，是 机 器 人 核 心 部 件 之 一 。 近 年 来 随 着 工 业 自动 化 以 及 信 息 化 的 发 展 ， 机 械 手 被 广 泛 应 用 于 各 个 领 域 ，在 高 温 、 高 压 和 粉 尘 等 各 种 恶 劣 的 作 业 环 境 中 以及 一 些具 有 危 险 性 的场合 它 可以代 替人 连续 的工 作 。它已经 成为 实 现 生产过 程 自动化 ，提 高 劳动 生产 率和 实现 安全 生 产 不可 缺少 的 自动 化设 备 ，因此分析 和 研究机 械 手 在失 重法 飞灰 测碳仪 中的应 用是 非常必 要 的。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一种常用的机械系统模型动力学仿真软件，通过ADAMS可以对机械系统的运动进行仿真分析。
机械四连杆机构是一种常用的运动转换机构，在机械工程领域中应用广泛。
本文将基于ADAMS对机械四连杆机构进行运动仿真分析，以探究其运动特性。
需要建立机械四连杆机构的模型。
在ADAMS软件中，可以通过建模工具箱进行模型建立。
选择合适的零件进行建模，并定义零件之间的连接关系和运动约束。
根据机械四连杆机构的特点，需要定义四个铰链关节来连接相邻的零件，同时需要设置运动约束以模拟四连杆的运动。
接下来，需要给机械四连杆机构添加驱动器。
驱动器可以模拟对机构施加的力或运动，用以驱动整个系统的运动。
在ADAMS中，可以选择合适的驱动器类型，并设置合适的输入参数。
在机械四连杆机构中，可以选择驱动轮或驱动杆等进行驱动。
然后，进行仿真参数设置。
在ADAMS中，可以设置仿真的时间范围、步长和求解器等参数。
根据需要，可以设置合适的仿真参数，以保证仿真的精度和效率。
完成仿真参数设置后，就可以进行运动仿真分析了。
点击仿真按钮，ADAMS将自动进行仿真计算，并以图形和数值的形式显示仿真结果。
可以通过仿真结果来分析机械四连杆机构的运动特性，包括角位移、角速度和角加速度等。
在分析机械四连杆机构的运动特性时，可以通过改变机构参数或驱动器参数来进行参数分析。
通过调整参数，可以得到不同情况下的运动特性，并进行比较分析，以评估机构的性能和优化设计。
通过ADAMS进行机械四连杆机构的运动仿真分析可以帮助工程师深入了解机构的运动特性，优化设计，提高机构的性能和效率。
ADAMS提供了丰富的建模工具箱和仿真参数设置，使得仿真分析更加方便和准确。
通过仿真分析，可以为机械四连杆机构的设计和优化提供有效的参考和指导。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析摘要：本文利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行了运动仿真分析，通过对其运动性能、力学特性等方面的研究，为机械设计提供了理论基础和技术支持。
1.引言机械四连杆机构是一种常用的传动机构，在机械设计中起着重要作用。
其特点是结构简单、运动稳定、传动精度高，被广泛应用于各种机械装置中。
为了提高机械产品的设计效率和性能，需要对四连杆机构的运动特性进行充分分析和优化。
ADAMS软件是一种专业的运动仿真分析工具，可以对机械系统的运动行为进行较为精确的模拟和分析，具有很高的应用价值。
本文将利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行运动仿真分析，以期为机械设计提供理论基础和技术支持。
2.机械四连杆机构的结构和原理机械四连杆机构是一种由四个连杆组成的传动机构，其结构简单，由四个连杆和四个铰链连接而成。
四连杆机构可以将输入运动转换为输出运动，并且通过连杆长度的设计可以调节输出运动的幅度和速度，具有广泛的应用价值。
机械四连杆机构的原理是通过各个连杆的相对运动，使得输出连杆实现期望的运动轨迹，并且不同的连杆长度和铰链布置可以实现不同的运动方式。
3.ADAMS软件的运动仿真分析ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）软件是由美国麻省理工学院研发的一款专业的机械系统运动仿真分析工具，具有较高的精度和可靠性。
其建模简便，求解速度快，可以对机械系统的运动行为进行较为真实的模拟和分析。
利用ADAMS 软件可以实现对机械系统的运动学和动力学分析，可以得到系统的速度、加速度、力学特性等参数，为机械设计提供重要参考依据。
4.基于ADAMS的机械四连杆机构建模在ADAMS软件中建模机械四连杆机构，首先需要对其结构进行建模，包括连杆、铰链的参数化等。
其次对各个连杆和铰链的连接关系进行建立，可以根据实际情况进行参数化调整。
最后对系统施加输入运动条件，并设置输出参数，以便进行仿真分析。
基于ADAMS和MATLAB的六自由度机械手运动仿真-精品
毕业论文（设计）题目基于ADAMS和MATLAB的六自由度机械手运动仿真系部机械工程系专业年级学生姓名学号指导教师手术机器人的运动仿真机械设计制造及其自动化学生指导老师【摘要】:首先进行了背景知识的学习，包括手术机械手基本知识的了解，明确了手术机械手的应用环境，国内外研究趋势，以及手术机械手中主要涉及的关键技术。
学习了有关虚拟样机的知识，了解了各种仿真软件的优劣，最终确定了采用ADAMS进行仿真分析。
学习仿真软件ADAMS。
通过实际操作ADAMS软件，并进行大量的实例练习，对软件能熟练的使用，然后查阅相关资料，明确使用该软件要达到的最终目的，并确定方法。
建立仿真模型。
对本文所使用的机器人的结构进行详细了解，并在Solid Works软件中建立出机器人的各个零件的三维模型，并在Solid Works环境中进行了装配，检查了装配结果。
然后查阅资料，了解Solid Works与ADAMS软件之间的数据是如何传输的，并确定本文所使用的传输方法。
在仿真软件中处理模型。
将模型导入仿真软件中，对其进行相应的处理，进行了修改质量、添加约束等，然后创建驱动函数等操作，最后验证仿真模型。
为仿真做好准备。
仿真运行及数据测量分析。
在软件中对机器人进行仿真，并测出其运动特性曲线，并对曲线进行分析。
进行了论文写作。
【关键字】:机械手仿真 ADAMS SOLIDWORKSDigital Dual-Longitudinal Mode LaserThermal Frequency Stabilization Circuit Design【Abstract】:First, the background knowledge for learning, including basic knowledge of surgical robot to understand clearly the surgical robot to be With the environment, domestic and international research trends, and the surgical robot mainly related to key technologies. Learning to know about the virtual prototype Knowledge, understanding the advantages and disadvantages of various simulation software, and ultimately determine the use of ADAMS simulation analysis. Learning simulation software ADAMS. ADAMS software through hands-on and a lot of instances of practice, the use of software proficiency, and access to relevant information, Explicitly use the software to achieve the ultimate goal, and identify methods. Build simulation models. Robot used in this article the knot Detailed understanding of structure, and Solid Works software to create the robot in various parts of the three-dimensional model, and in the Solid Works environment was assembled to check the assembly results. And access to information, understanding between Solid Works and ADAMS, How the data is transmitted, and to determine the transmission method used in this article. Processing model in the simulation software. The model into simulation Fax software and to carry out the appropriate treatment, were revised quality, add constraints, and then create the drive functions and other operations, Finally, simulation model validation. Ready for simulation. Simulation run and the data measurement and analysis. In the software simulation of the robot True, and measure its movement characteristic curve, and curve analysis. Conducted a thesis writing.【Key words】: robot simulation ADAMS SOLIDWORKS目录1.绪论 (1)1.1.研究背景 (1)1.2.研究意义 (2)1.3.研究内容 (2)2.虚拟样机技术 (4)2.1.虚拟样机技术的内容 (4)2.2.虚拟样机技术与传统CAX（CAD/CAE/CAM）技术的比较 (5)2.3.虚拟样机技术的应用 (6)3.ADAMS软件 (8)3.1.ADAMS的功能概述 (8)3.1.1.ADAMS 的一些主要模块 (8)3.1.2.ADAMS建模、仿真步骤 (9)3.2.ADAMS的建模功能 (10)3.2.1.ADAMS中的零件 (10)3.2.2.在零件上施加约束和运动 (11)3.2.3.给零件施加作用力 (12)3.3.ADAMS的分析功能 (12)3.3.1.ADAMS中的测量 (12)3.3.2.系统元素和数据元素 (13)3.3.3.用ADAMS对模型进行仿真 (13)4.机械手三维模型建立 (15)4.1.SW概述 (15)4.2.机械手零件建模 (15)4.3.机械手装配 (19)4.4.SW与ADAMS数据传递 (21)5.基于ADAMS的仿真分析 (23)5.1.导入机器人模型及设置工作环境 (23)5.1.1.导入机器人模型 (23)5.1.2 设置工作环境 (24)5.2.修改机器人模型的材料、颜色、名称及验证模型 (26)5.2.1.修改机器人模型的材料 (26)5.2.2.修改机器人各构件的颜色及名称 (26)5.2.3.检查模型 (28)5.3.创建约束及驱动 (28)5.3.1.创建约束 (28)5.3.2.创建驱动 (31)5.4.验证模型 (32)5.5.仿真控制 (33)5.6.运动学仿真 (34)5.6.1.仿真过程及机器人末端的运动轨迹 (34)5.6.2.机器人末端点的测量 (35)6.结论与展望 (38)参考文献 (40)致谢 (41)1.绪论1.1.研究背景机器人技术是一种综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及人工智能等多种科学最新研究成果的综合性技术，是机电一体化技术发展进步的典型代表。
基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究
图 4 机械臂的运动控制
Matlab 之间的数据传递。为了实现机械系统与控制系统之间的参
设计的机械臂有四个关节，每个关节都由一个永磁同步电机 数传递，需在 Adams 中建立联合仿真系统所需要的 12 个变量，
中图分类号：TH16，TP242 文献标识码：A
1 引言
机械臂是一个复杂的机电系统，如果按照传统的设计模式， 通过加工样机后对其进行反复测试改进，不仅很难有效地提高机
用永磁交流伺服电机加精密行星轮减速机的传动系统，而肩、肘两 个关节则采用永磁交流伺服电机加谐波减速器的传动方式，末端 的腕关节则直接由伺服电机驱动。机械臂三维模型，如图 1 所示。
臂系统化简为单输入单输出的伺服控制系统。对于交流伺服系
统，不考虑电感时的拖动系统是一个稳定的二阶系统。为了加快
系统的响应，可以考虑加入比例环节，同时为了增大系统的阻尼，
抑制系统超调，需要引入微分环节，从而构成了 PD 位置控制，其
结构，如图 6 所示。
θref Kpi
Ti 驱动器
θ觶
Kvi
传感器
θ
图 6 机械臂关节位置控制结构
子系统。
3 虚拟样机控制系统
3.1 控制系统结构
机械臂是一个多输入多输出、强耦合的复杂机电系统，要对
其实现精确的控制比较困难。为此，先不考虑机械臂的动态控制，
只对其进行运动控制，使其能够准确的跟踪给定的轨迹曲线。其
基本的控制结构，如图 4 所示。
预定轨迹
控制器
实际轨迹 机械臂
了减少外部干扰对系统的影响，在保证控制系统稳定的前提下，尽 量采用较大的增益值。
基于ADAMS的搬运机械手轨迹规划与仿真
图 1 机械手的结构模型
如图 1 所示 ,大臂驱动电机通过传动减速机构 驱动大臂绕关节 1 作转动 ,小臂驱动电机则通过减 速机构驱动传动钢带 ,传动钢带再带动小臂绕关节 2 转动 ,手腕则分别由关节 3 附近的两个电机来驱 动手腕绕关节 3 和关节 4 作转动. 这 4 个关节的运
图 2 运动路径
机械手的运动过程为 :没有工作时 ,静止于位置 S ,输入驱动 , 沿着轨迹 SA 运动到工作的起始位置 A ,接着进入如下的循环 :由 A → B , 到达工件的位 置 ,开始夹取工件 ;完成夹取后 , 机械手与工件一起
[ 收稿日期 ] 2007 - 03 - 20 [ 作者简介 ] 郭柏林 (1953 - ) , 男 , 湖南新化人 ,武汉理工大学副教授 ,研究方向 :机械设计及理论.
1 搬运机械手的模型与工作原理
在现有的珍珠岩夹心板生产线上 ,有一步工序 是将裁减好的钢丝芯架交错地放置到物料架上 ,由 于生产规模的扩大以及人力成本的提高 ,将原来的 手工搬运替代为机械手来完成搬运及码放工作.
动同时进行 ,即可完成相应的轨迹运动.
2 运动轨迹规划
运动规划是根据作业要求 ,对末端执行器在工 作流程中位姿变化的路径 、取向及其速度和加速度 变化过程的设定 ,是运动学反解的实际应用. 路径定 义为机器人位形的一个特定序列 ,而不考虑机器人 位形的时间因素 ;而轨迹则与何时到达路径中的每 个部分有关 ,强调了时间性. 如果让机器人从某点 A 到达某点 B ,其路径总是一样的 ,而轨迹则依赖于速 度和加速度 , 机器人抵达 B 点的时间不同 ,则相应 的轨迹也不同.
(关节 1 在 AB 段的终点时的角速度) ;
..
基于Adams的三自由度Delta机械手的运动学仿真分析
基于Adams的三自由度Delta机械手的运动学仿真分析作者：伍经纹徐世许王鹏宋婷婷来源：《软件》2017年第06期引言机器人技术发展给传统的工业带来了巨大的变化，大大的提高了社会生产力水平。
现代工业生产中运用的工业机器人大致可以分为串联工业机器人和并联工业机器人和混联工业机器人。
最典型的并联机器人是Delta机器人，它是由R.Clavel博士于1985年提出的。
其中，三自由度的Delta并联机械手具有刚度大，承载能力强、重量轻、体积小、定位精确、效率高等特点，在包装、分拣、轻量搬运等生产工序中得到广泛应用。
现如今为适应越来越苛刻的产品质量要求，大幅度提高企业效率，国内外各大机器人制造厂商分别制造出各自的Delta机器人。
Delta并联机器人呈现出高速高精、灵活性等方向的发展趋势[。
但值得指出的是，尽管近些年来不断涌现出结构特点鲜明的并联机器人样机，但与串联机构的产业化水平相比，并联机械手还存在较大差距。
究其根本原因，控制层面研究成果的缺乏很大程度上影响了并联机械手的工作性能，阻碍和限制了该类机械手在工业中的前景。
目前对Delta机械手在轨迹规划、控制策略方面还不够成熟导致机械手运动过程出现剧烈震动，使得机械手的使用寿命降低，增加企业成本。
通过对运动轨迹和路径合理规划，可以提高机械手的效率、稳定性、可靠性，延长使用的寿命。
因此本文采用改进修正梯形加速度的方法在笛卡尔坐标系下进行轨迹规划、采用虚拟样机ADAMS软件进行运动仿真获得结论。
1Delta机械手运动学1.1Delta机械手的数学模型Delta机械手有三个平动自由度，建立数学模型如图1所示，分别以等边三角形AClC2C3中心O和AAlA2A3中心0建立静平台坐标系O-XYZ和动平台坐标系o-xyz。
其中，x轴沿着主动臂C1B1方向建立，z轴与静平台垂直并指向上，Y轴的方向根据右手定则确定。
动平台坐标系的建立同理。
机械手的主要参数有主动臂长度，从动臂长度为，静平台外接圆半径为R，即动平台外接圆半径为相互之间夹角为e=120°，静平台与主动臂之间的夹角。
基于Adams的三自由度Delta机械手的运动学仿真分析
设讨研尧与启用
基 于 Adam s 的三自由度 D elta 机械手的 运动学仿真分析
伍 经 纹 ，徐 世 许 ， 王 鹏 ， 宋婷婷
(青 岛 大 学 自 动 化 与 电 气 工 程 学 院 ，山 东 青 岛 266071)
摘 要
：结合自动化工业生产线对应高速轻载搬运作业的需求， 三 自 由 度 D e lta 机械手是一种并联机器人专为
0
引言
机 器 人 技 术发展给传统的工业带来了巨大的变
于 1985年 提 出 的 。其 中 ，三 自 由 度 的 D e lta 并联机 械 手 具 有 刚 度 大 ，承 载 能 力 强 、重 量 轻 、体 积 小 、 定 位 精 确 、效 率 高 等 特 点 ，在2 _ 4]。现如今为适应越 来 越 苛 刻 的 产 品 质 量 要 求 ，大 幅 度 提 髙 企 业 效 率 ， 国内外各大机器人制造厂商分别制造出各自的
【 A b s tra c t】 ： Based on the requirement o f automatic industrial production line for high speed light load tansporting ， three degree o f freedom Delta manipulator was a kind o f parallel robot designed for picking up and placing tasks.In this paper, taking the Delta manipulator as the research object, the sim plified mechanical structure was analyzed,
基于SolidWorks和ADAMS的装车机械手运动仿真
基于SolidWorks和ADAMS的装车机械手运动仿真武金艺;黄金凤;李炜;田雪珂【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2016(044)009【摘要】For actural problems existed in today's cement loading transportation industry, a simple structure, easy control of bagged cement loading manipulator automatically was developed and designed. The entity model of truck loading manipulator was estab-lished by using three-dimension ( 3D) software SolidWorks, the model was imported into simulation software ADAMS environments, then appling constraints and drives to the model. Through the model of kinematics simulation analysis, the kinematics parameters of key components were gotten, and component motion characteristic curve was drawn. The analysis results can verify the rationality and feasi-bility of mechanism, and provide reference evidence for the motion control and the optimal design of mechanical structure of loading manipulator.%针对当今水泥装载运输行业中存在的实际问题,开发设计一种结构简单、控制容易的自动袋装水泥装车机械手.利用三维建模软件SolidWorks建立装车机械手的实体模型,将模型导入仿真软件ADAMS环境中,并进一步的添加约束和驱动等,通过对该模型进行运动学仿真分析,得到关键构件的运动学参数,绘出构件的运动特性曲线,验证机构设计的合理性和可行性,为机械手的运动控制及机械结构的优化设计提供参考依据.【总页数】5页(P52-56)【作者】武金艺;黄金凤;李炜;田雪珂【作者单位】华北理工大学机械工程学院, 河北唐山063009;华北理工大学机械工程学院, 河北唐山063009;华北理工大学机械工程学院, 河北唐山063009;华北理工大学机械工程学院, 河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TP241;TH122【相关文献】1.基于Solidworks的机械手爪运动仿真及有限元分析 [J], 陆鹏;石钢;周志浩;程道来;李南坤2.基于ADAMS的钵苗移栽机械手设计及运动仿真 [J], 钟兴;王艳莉3.基于Solidworks和Adams行星式销齿轮研磨机的建模与运动仿真 [J], 吴耀宇;薛培军4.基于Solidworks的机械手运动仿真设计 [J], 郑向华5.基于Solidworks的机械手三维建模及其运动仿真 [J], 夏学文;李峰;郭小刚;张俊彦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ADAMS和MATLAB的机械臂控制仿真
邮局订阅号：82-946360元/年技术创新博士论坛《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于ADAMS 和MATLAB 的机械臂控制仿真The two degrees of freedom manipulator control simulation based on ADAMS and MATLAB(河北大学)宗晓萍李月月ZONG Xiao-ping LI Yue-yue摘要:运用多体系统动力学分析软件ADAMS 建立虚拟模型,运用MATLAB 建立控制方案,对虚拟模型进行控制,将两者结合起来对二自由度机械臂关节角度进行控制,结果表明ADAMS 和MATLAB 的联合控制是直观而有效的。
关键词:ADAMS;MATLAB;机械臂;联合控制中图分类号:TP15文献标识码:BAbstract:Employing multi -body systematic dynamic analysis software ADAMS to create a virtual model,and employing MATLAB software to establish the control of the virtual model,with the combination of the two above,it is to control the robot arm joint an -gles of the two degrees of freedom manipulator.The results show that the joint control by ADAMS and MATLAB is intuitive and ef -fective.Key words:ADAMS;MATLAB;manipulator;Joint control文章编号:1008-0570(2009)12-2-0029-021引言ADAMS 软件为用户提供了强大的建模、仿真环境,使用户能够对各种机械系统进行建模、仿真和分析,但是对于控制系统设计,ADAMS 软件提供的控制工具箱不够强大,而MATLAB 中的Simulink 模块具有强大的控制功能,能够帮助用户构建控制模型,如果将两者结合起来使用,充分发挥它们各自的优势,不仅可以直观的观察到目标的运动过程,而且可以建立复杂的控制方案,为机械系统研究提供便利。
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sinγ=aZ※ γ=arcsinaZ
设 PZ -d-l3 sinγ=A, ± P2X +P2Y -l3 cosγ=B 解得
θ2 =α=arcsinA22l+1 l21 A+2B+2 B-2l22 -arctanBA
(3)
β =arctan PZ -l3 sinγ-l1 sinα ± P2X +P2Y -l3 cosγ-l1 cosα
以把零件改成相 应的名
字 , 然后添加运 动副约
束 、 基本约束或 运动约
束 , 施加相应的载荷 。
在添加约束 的时候 , 需
要把基座 和地
(Ground)用 锁 定 约 束
进行连接 , 这样 模型才 能进行正确 的仿真 。图
图 3 机械手臂实物图
2 和图 3分别是在 ADAMS中建 立的 机械手 臂的 虚拟
1 机械手臂的仿真建模 1.1 机械手臂的三维模型建立
机械手采用 Pro/E来进行建模 , 其 Pro/E模型如 图 1所示 。该机械手臂参照人体手臂的结构 , 采用开 链连杆式的关节型结构 , 分为前臂 、 上臂 、 手腕和手 爪等结构 , 以 及 能够 旋 转 的 腰关 节 、 肩 关 节 、 肘 关 节 、 腕关节和手 爪关节 。 机械手 臂拥有 5个自 由度 , 但由于机械手臂可以安装在移动的车体上而增加额外 的自由度 , 故总体自由度为 6以上 , 使手臂末端执行 器能实现空间中的任何位姿 。
到。 在进行仿真之前要先在机械手臂虚拟样机上添加
驱动和测量 。在肩关节的齿轮 、 肘关节 、 腕关节的转
动副上分别添加电机驱动 (Rotationjointmotion), 运 动方式选择转动 , 然后 在 Function(time)项 中输 入
运动函数 , 分别控制各关节的伸展状态和摆动角度如 下:
θ1 =arctanPPXY或 180°+arctanPPY X 设 θ2 =α, θ2 +θ3 =β , θ2 +θ3 +θ4 =γ
PZ =d+l1 sinα+l2 sinβ +l3 sinγ
(2)
± P2X +P2Y =l1 cosα+l2 cosβ +l3 cosγ 由末端执行器位姿 坐标轴 a(Z)轴与 手腕的 指向 γ的几何关系有
2009年 8月 第 37卷 第 8期
机床与液压
MACHINETOOL＆ HYDRAULICS
Aug.2009 Vol.37 No.8
DOI:10.3969 /j.issn.1001 -3881.2009.08.067
基于 ADAMS的机械手臂运动仿真分析
李金恒 , 肖慧 , 胡志华
(华南理工大学机械与汽车工程学院 , 广东广州 510640)
(6)
3.1 机械手臂的工作域仿真 工作域是指机械手臂上的一个特定标记点能在空
间的最大活动范围 。工作空间的形状和大小反映了机
器人手臂 工作 能 力的 大小 , 它不 随环 境的 变 化而 变 化 , 故机器人手臂的标记点常选手腕的端部或手爪的 端部 [ 6 -7] 。
根据机械手臂的参数和基本设计指标 , 对其虚拟 样机进行运动仿真 , 可以得出理论工作区域和其特殊 的工作尺寸 , 同时机械手臂上任意点的轨迹也可以得
摘要 :利用 Pro/E软件建立了机械手臂的三维模型 , 并通过插 件 MECHANISM/Pro对 模型进行 刚体定 义 , 把模 型导入 ADAMS进行后 续的约束和驱动添加 , 从而获得机械手臂的虚拟样机 。 然后 对机械手臂 的虚拟样 机的工作域 进行求解分 析 , 并通过运动仿真模拟了机械手 臂关节在实际作业过程中的驱动情况 , 得出其运 动曲线 , 并分 析和验证了 所建立的机 械手臂 的运动方程的正确性 。
肩关节的齿 轮 :STEP (time, 5.0, 0.0d, 10.0, 180.0d) +STEP(time, 20, 0.0d, 25, -180.0d)。
肘关节 :STEP(time, 0.0, 0.0d, 5.0, -180.0d) +STEP (time, 10, 0.0d, 15.0, 90.0d) +STEP (time, 25, 0.0d, 30, 90.0d)。
nX =cos(θ1 +θ2 )cos(θ3 +θ4 +θ5 )
oX =-sin(θ1 +θ2 )
aX =-cos(θ1 +θ2 )sin(θ3 +θ4 +θ5 )
PX =l3 cos(θ1 +θ2 )cos(θ3 +θ4 +θ5 )+l2 cos(θ1 +
θ2 )cos(θ3 +θ4 )+l1 cos(θ1 +θ2 )cosθ3
腕关节 :STEP (time, 15, 0.0d, 20.0, 90.0d) +STEP(time, 25, 0.0d, 30.0, -90.0d)。
因此文中的五自由度机械手臂的逆运动学可以进行求 解 。由于运动方程 T5 有很 多角度 的耦 合 , 对运 动学 方程进行求解时不能通过方程式联立求解 , 而是用一 系列变换矩阵的逆左乘 , 使得方程右边不再包含这个 角度 , 然后找出右端为常数的元素 , 并令这些元素与
左端元素相等 , 从而得到相应角度的解如下 :
nY =sin(θ1 +θ2 )cos(θ3 +θ4 +θ5 )
oY =cos(θ1 +θ2 )
aY =-sin(θ1 +θ2 )sin(θ3 +θ4 +θ5 )
PY =l3 sin(θ1 +θ2 )cos(θ3 +θ4 +θ5 )+l2 sin(θ1 +
θ2 )cos(θ3 +θ4 )+l1 sin(θ2 +θ3 )cosθ3
环境的机械手臂来说 , 例如文中的机械手臂由于作业 避障要求 , 存在可能 只有一 组解 与实际 对应的 情况 ,
因此必须做出正确的判断 , 选择合适的解 。
· 208·
机床与液压
第 37卷
所有具有转动和移动关节的机器人系统 , 在一个 单一的串联链中 , 自由 度小 于或等 于 6时 是可 解的 ,
图 1 机械手臂的三维模型
收稿日期 :2008 -07 -28 作者 简 介 :李 金 恒 (1983— ), 男 , 硕 士 研 究 生 , 研 究 方 向 为 机 械 制 造 及 其 自 动 化 。 电 话 : 13560380695, E-mail:
284793582@。
第 8期
样机模型和作者所设计的具有五自由度机械手臂的机
器人实物图 。
2 连杆坐标系与运动学分析
图 4 机械手臂的连杆坐标系统
D-H法 [ 2] 由 Denauuit和 Hartenbery于 1956 年 提 出 , 它严格定义了每个坐标系的坐标轴 , 并对连杆和 关节定义了 4个参数 , 是对机器人连杆和关节建模的 一种非常简单的方法 , 可用于很多机器人的构型 。利
关键词 :机械手臂 ;运动仿真 ;虚拟样机 中图分类号 :TP391 文献标 识码 :A 文章编号 :1001 -3881 (2009) 8 -206 -4
KinematicsSimulationofMechanicalArm BasedonADAMS
LIJinheng, XIAOHui, HUZhihua (SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering, SouthChina UniversityofTechnology, GuangzhouGuangdong510640, China)
nZ =sin(θ3 +θ4 +θ5 )
oZ =0
aZ =cos(θ3 +θ4 +θ5 )
PZ
=lsin(θ+θ+θ)+lsin(θ
3
3
4
5
2
3
+θ)+lsinθ+d
4
1
3
2
其中 X、 Y、 Z为连杆坐标系 3 个方向的 坐标轴 ;
PX、 PY、 PZ为手腕 端面坐 标系 原点在 基坐 标系 中的 位置 ;d2 为连杆 2与连杆 1 的距离 ;θi为机械手臂第 i关节的旋 转 角度 ; li为连 杆 i的 长 度 ;而 n、 o、 a 矢量则表示了手腕端面坐标系各坐标轴的方向余弦向
量。 在实际应用中 , 通常还要求根据末端的位姿求出
各个关节的角度 , 即求机械手臂的运动学逆解 。对于 关节型 机 器 人 手 臂 来 说 , 其 灵 巧 点 一 般 具 有 多 解 性 [ 3 -5] 。造成机器人手臂运动学 逆解具有多 解的原因 是由于解反三角函数方程时产生的 。对处于实际工作
为 现代生产 和高科 技研究 中的 一 个不 可或 缺的 组 成 部 分 。目前 , 随 着 机 器 人 技 术 研 究 领 域 的 不 断 发 展 , 机器人 计算机仿 真系 统作 为 机器 人设 计和 研 究 的灵 活方便 的工具 , 发 挥着 重要 的 作用 。 机器 人 计 算 机仿真系 统在机 器人技 术研 究 的许 多方 面都 有 应 用 [ 1] 。
θ3 =β -θ2
(4)
θ4 =γ-θ2 -θ3
(5)
在逆运动 学 方程 中 , 末 端 执行 器 的位 姿 为已 知
量 , 取其中两个元素相等 , 即 nZ =sin(θ3 +θ4 +θ5 ) aZ =cos(θ3 +θ4 +θ5 ) 从而求得
θ5 =arctannaZZ -θ3 -θ4 3 运动仿真结果与分析