CREO六轴机械手的仿真运动图文教程
低负荷六轴工业机械手的设计与仿真
低负荷六轴工业机械手的设计与仿真设计与仿真低负荷六轴工业机械手引言六轴工业机械手是现代制造业中广泛使用的自动化设备之一,能够完成各种复杂的任务。
在设计和仿真低负荷六轴工业机械手时需要考虑机械结构、电气系统、控制系统等多个方面的因素。
本文将介绍如何进行低负荷六轴工业机械手的设计与仿真。
机械结构设计1.功能需求:首先需要确定机械手需要完成的任务以及所需的工作空间大小,确定六个关节的自由度。
2.结构选择:根据功能需求选择机械手的结构类型,例如串联关节、并联关节等。
3.关节参数设计:确定机械手的关节参数,如关节旋转角度范围、关节长度、负载能力等。
4.运动学分析:进行机械手的运动学分析,确定机械手的运动范围和工作精度。
电气系统设计1.电机选择:根据机械手的负载需求选择合适的电机,需考虑转矩、功率、速度等参数。
2.传感器选择:选择合适的传感器用于感知机械手的位置、力矩以及其他需要的信息。
3.电气线路设计:设计机械手的电气线路,包括电机驱动器、编码器等设备的连接以及电源的供应等。
控制系统设计1.控制算法选择:选择合适的控制算法,如PID控制、模糊控制等。
2.控制器选择:根据控制算法选择合适的控制器,如PLC或者单片机等。
3.控制系统实现:将控制算法和控制器实现到机械手的控制系统中,编写相应的软件。
仿真实验设计完成后,需要进行仿真实验来验证机械手的性能。
在仿真实验中可以模拟机械手的工作场景,评估机械手的工作性能并进行调整。
仿真实验可以通过使用机器人仿真软件,如MATLAB、SolidWorks等来进行。
结论本文介绍了低负荷六轴工业机械手的设计与仿真过程。
在进行设计时需要考虑机械结构、电气系统和控制系统等多个方面的因素。
通过仿真实验可以验证机械手的性能并进行调整。
通过这些步骤的设计与仿真过程可以有效地设计和优化低负荷六轴工业机械手的性能。
CREO六轴机械手的仿真运动图文教程
六自由度机械手因为运动轨迹复杂,坐标法显然不合适。
所以本教程用快照法制作。
1.1首先是装配零件,新建组件P—HAND。
ASM,插入m—16ib_base_any_1_1.prt,连接方式是默认,如下图:1.2装配BASEPLATE_1,板上四个孔与机械手基座m—16ib_base_any_1_1.prt的对齐,并且基座m—16ib_base_any_1_1.prt底部与基板BASEPLATE_1表面配合,(这两个零件哪个先装配都可以,到动画制作时都作为基座处理)如下图:1.3装配零件m—16ib_axis1_any_1_1。
prt,以销的方式连接,注意销连接的方向,如图:1。
4旋转轴对齐,当前位置输入0,勾选启用重新生成值。
如下图:1.5销连接方式装配m—16ib_axis2_any_1_1.prt,注意销连接的方向,如下图:平移设置中,约束类型为距离,分别选择下面两个面,偏移距离15,如下图:旋转轴选择如下图的两个基准面,当前位置输入0,如下图:当前位置输入-40,零件往如下图所示的方向偏40度(这个要根据销连接的运动方向,如没有如下图所示的方向偏就改变销连接方向),如下图:点击设置零位置,勾选启用重新生成值,确定完成装配,如下图:1。
6装配零件m-16ib_axis3_any_1_1。
prt,还是销连接,轴对齐,平移选择下图两个面,约束类型为重合,注意销连接方向,如下图:旋转轴选择下面两个基准面,如下图:当前位置输入90,零件往如下图所示方向翻转90度(翻转的方向取决于销的连接方向),如下图:点击设置零位置,勾选重新生成值,如下图:装配零件m—16ib_axis4_any_1_1。
prt,销连接,如下图:旋转轴如下图:装配零件m-16ib_axis5-6_any_1_1。
prt,销连接,注意连接方向,如下图:旋转轴设置如下图:装配零件FIX_1,销连接,注意连接方向,如下图:旋转轴的设置和前面的差不多,如下图:物料装配,在这里不用约束,用户定义,放置设置成自动,如下图:显示基准面,点击拖动元件,弹出对话框,点击约束—对齐两个图元,分别选择下图两个基准面,如下图:点击对齐两个图元,分别选择下图两个曲面,如下图:点击对齐两个图元,分别选择下图箭头的两个基准面,在下面的偏移,offset处输入—700,如下图:点击拍下当前配置的快照,如下图:再点击拍下当前配置的快照,点击约束,点击对齐两个图元,点击显示基准面,分别选择下图两个基准面,如下图:点击对齐两个图元,分别选择以下曲面,如下图:对齐结果,如下图:隐藏基准面,点击主体—主体锁定约束,如下图:分别选择物料PP_1和FIX_1,然后点击右下角的小对话框的确定,生成一个主体锁定约束,如下图:点击运动轴约束,选择下图箭头中的销连接,如下图:下面的偏移值就是当前销连接的位置,如下图:用同样的办法添加下图所示的三个连接运动轴约束,如下图: 添加后,效果如下图:添加完毕后,点击约束旁边的快照,点击将选定快照更新为屏幕上的当前配置,如下图:点击拍下当前配置的快照,点击约束,删除两个对齐图元约束,点击相应的对齐图元约束,观察模型显示来判断,如下图:点击连接3、4、8把偏移值分别改成0,观察机械手与物料变化情况,如下图:添加完毕后,参照前面一样,点击约束旁边的快照,点击将选定快照更新为屏幕上的当前配置;点击拍下当前配置的快照,点击约束,删除一个对齐图元约束,点击相应的对齐图元约束,观察模型显示来判断,如下图:点击运动轴约束,添加下图所示的连接,如下图:在新添加的连接约束下面的偏移输入90,如下图:整个机械手旋转了90度。
六自由度机械手的运动轨迹规划与仿真
六自由度机械手的运动轨迹规划与仿真
肖振楠;申燚;倪辰旖
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2018(46)15
【摘要】轨迹规划是影响六自由度机械手运动学性能,保证其平稳快速完成指定任务的重要内容.文中基于D-H坐标系,建立机械手运动学模型,求解正、逆运动学方程.采用4-3-4多项式关节插值算法,对六自由度机械手进行轨迹规划.利用MATLAB对机械手进行运动学仿真,输出各关节位置、速度及加速度曲线.基于仿真结果,将4-3-4轨迹规划方法与三次多项式轨迹规划进行比较,结果表明:4-3-4多项式插值轨迹规划方法可以保证机械手平稳快速地到达期望位姿,完成指定任务.【总页数】6页(P58-63)
【作者】肖振楠;申燚;倪辰旖
【作者单位】南京理工大学机械工程学院, 江苏南京210094;江苏科技大学机械工程学院, 江苏苏州215600;南京理工大学机械工程学院, 江苏南京210094
【正文语种】中文
【中图分类】TH166;TP241
【相关文献】
1.沿轨道运动的六自由度机械手运动学仿真研究 [J], 王和平;史文涛
2.浅议六自由度焊接机器人的轨迹规划与运动仿真 [J], 肖宇星;祁蕾
3.基于MATLAB的六自由度焊接机器人的运动学仿真与轨迹规划 [J], 邢红辉;王
保升;洪磊;左健民;石朗春
4.基于Proe的六自由度机械手的运动轨迹规划与仿真 [J], 刘旭升;王娇;马乐萍
5.浅议六自由度焊接机器人的轨迹规划与运动仿真 [J], 肖宇星;祁蕾;
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
六自由度机械手的运动轨迹规划与仿真
机床与液压
MACHINE TOOL & HYDRAULICS
Aug������ 2018 Vol������ 46 No������ 15
DOI: 10.3969 / j������ issn������ 1001-3881������ 2018������ 15������ 014
六自由度机械手的运动轨迹规划与学院, 江苏南京 210094; 2. 江苏科技大学机械工程学院, 江苏苏州 215600)
摘要: 轨迹规划是影响六自由度机械手运动学性能, 保证其平稳快速完成指定任务的重要内容。 文中基于 D-H 坐标 系, 建立机械手运动学模型, 求解正、 逆运动学方程。 采用 4-3-4 多项式关节插值算法, 对六自由度机械手进行轨迹规 划。 利用 MATLAB 对机械手进行运动学仿真, 输出各关节位置、 速度及加速度曲线。 基于仿真结果, 将 4-3-4 轨迹规划方 法与三次多项式轨迹规划进行比较, 结果表明: 4-3-4 多项式插值轨迹规划方法可以保证机械手平稳快速地到达期望位 姿, 完成指定任务。
XIAO Zhennan1, SHEN Yi2, NI Chenyi1 (1. School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing Jiangsu 210094, China; 2. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology,
Keywords: Six degrees of freedom; Manipulator; Trajectory planning; Kinematics model; Kinematics simulation
基于PROE六自由度机械手参数化建模及运动仿真概论
基于PROE六自由度机械手参数化建模及运动仿真概论基于PRO/E(Pro/ENGINEER)六自由度机械手参数化建模及运动仿真(Introduction to Parametric Modeling and Motion Simulation of a Six Degree-of-Freedom Robot Arm Based on PRO/E)是一种基于 Pro/E 软件的机械手参数化建模方法和运动仿真技术的概念介绍。
机械手是一种能够执行预定动作的自动机器人系统,在工业领域被广泛应用。
参数化建模和运动仿真是机械手设计与验证的重要工具,可以提高设计效率和减少实验成本。
首先,本文介绍了 Pro/E 软件的基本原理和特点。
Pro/E 是一种三维 CAD(计算机辅助设计)软件,具有强大的参数化建模和运动仿真能力。
它可以通过调整参数来改变模型的形状和尺寸,以便满足不同的设计要求。
Pro/E 还提供了强大的运动仿真功能,可以模拟机械手在不同工况下的运动特性。
接下来,本文详细介绍了机械手的六个自由度,即机械手可以在三维空间中进行平移和转动的六个方向。
机械手的自由度决定了它的灵活性和工作范围。
参数化建模是在 Pro/E 软件中定义机械手的结构和参数,以便能够根据实际需求对机械手进行定制化设计。
然后,本文提出了一种基于 Pro/E 软件的机械手参数化建模方法。
通过定义机械手的几何尺寸、关节角度和连杆长度等参数,可以实现对机械手结构和工作范围的快速调整。
参数化建模可以大大加快机械手的设计过程,减少人工调整的工作量。
最后,本文介绍了基于 Pro/E 软件的机械手运动仿真技术。
通过给定关节的运动规律和工作环境的约束条件,可以模拟机械手在不同运动状态下的姿态和运动轨迹。
运动仿真可以帮助设计师评估机械手的性能和可靠性,并进行优化设计。
总结起来,基于 Pro/E 的六自由度机械手参数化建模和运动仿真技术是一种高效、准确和可靠的机械手设计方法。
六轴机械臂逆运动学原理及仿真设计
六轴机械臂逆运动学原理及仿真设计六轴机械臂是一种具有六个自由度的机械臂。
当我们需要控制六轴机械臂的末端执行器来到指定的位置与姿态时,就需要通过逆运动学求解出相应的关节角度。
六轴机械臂的逆运动学求解过程分为两个步骤:位置逆解和姿态逆解。
1.位置逆解位置逆解是指已知机械臂末端执行器在笛卡尔坐标系中的位置,求解出机械臂关节角度的过程。
在位置逆解中,主要考虑机械臂的几何结构,例如机械臂的连杆长度和偏移量等。
根据这些几何结构以及末端执行器的位置,可以通过三角函数等几何关系计算出关节角度。
2.姿态逆解姿态逆解是指已知机械臂末端执行器在笛卡尔坐标系中的姿态,求解出机械臂关节角度的过程。
在姿态逆解中,主要考虑机械臂的末端执行器与末端坐标系的相对关系。
根据末端执行器的位置和姿态,可以通过矩阵运算计算出机械臂的旋转矩阵,从而求解出关节角度。
对于六轴机械臂的位置逆解和姿态逆解,可以根据具体的问题选择不同的方法进行求解。
常见的方法包括解析解法和数值解法。
解析解法是指通过代数推导求解解析表达式的方法,具有较高的精确度和计算效率,但是只适用于一些特定的问题。
数值解法是指通过迭代计算求解近似解的方法,具有较高的适用性,但精确度和计算效率较低。
在进行六轴机械臂逆运动学的仿真设计时,可以使用相关的机器人建模软件,例如MATLAB、SolidWorks等。
通过这些软件,可以构建机械臂的三维模型,并设置末端执行器的位置与姿态。
然后,通过编写相应的逆运动学算法,求解出机械臂的关节角度,并将结果反馈给机械臂模型,实现机械臂的仿真运动。
总结起来,六轴机械臂逆运动学原理及仿真设计是一项重要的研究内容。
逆运动学求解是实现机械臂精确运动的关键,而仿真设计则可以有效地验证逆运动学算法的正确性和可行性。
通过进一步研究和改进,可以提高六轴机械臂的运动精度和自主控制能力,为机器人技术的发展做出贡献。
《用工业机器人仿真软件仿真操纵机器人六轴动作》训练任务指导书
《用工业机器人仿真软件仿真操纵机器人六轴动作》训练任务指导书GYZDH-GYJQR-3-11深圳市高技能人才公共实训管理服务中心2015.8.25深 圳 高 技 能 人 才 公 共 训 练 基 地Shenzhen Public Training Base for Hi-skilled Workers目录第一部分基本管理信息 (3)第二部分训练任务的内容 (4)第三部分训练任务的实施 (7)一、目标描述 (7)二、任务描述 (8)三、知识准备 (8)四、训练活动 (9)五、训练效果评价 (19)第四部分附录 (21)第五部分参考文献 (39)《用工业机器人仿真软件仿真操纵机器人六轴动作》训练过程考核表 40 知识准备(答卷) (41)第一部分基本管理信息第二部分训练任务的内容第三部分训练任务的实施采用I-OTPAE(改进的五步法)组织训练。
一、目标描述⊙技能目标:完成本训练任务后,你应当能(够):关键技能:●能(会)robotware软件安装●能(会)工业机器人软件授权操作●能(会)在软件中打开已有工业机器人软件模型●能(会)在软件中导入新建工业机器人模型基本技能:●能(会)查阅工业机器人仿真的相关标准●能(会)设备安全资料的建立、保存●能(会)使用基本的电气调试工具●能(会)计算机文件的基本处理⊙知识目标:完成本训练任务后,你应当能(够):●掌握工业机器人仿真软件的功能及操作使用方法●掌握典型工业机器人系统的技术方案规划与设计●熟悉工业机器人仿真的次序及关系●掌握常见工业机器人应用模型⊙职业素质目标:完成本训练任务后,你应当能(够):●遵守系统调试标准规范,养成严谨科学的工作态度●尊重他人劳动,不窃取他人成果●养成总结训练过程和结果的习惯,为下次训练总结经验●养成团结协作精神二、任务描述有一个工业现场需要5个红色指示灯以秒的间隔依次点亮,全部点亮后延时一秒全灭,然后循环重复上述过程。
根据控制需求,完成用工业机器人仿真软件仿真操纵机器人六轴动作,主要包括:系统分析及I/O分配、变量定义、画面制作、脚本程序设计和系统调试。
基于ProE的六自由度机械手的仿真
基于Pro/E的六自由度机械手的仿真摘要机器人是自动执行工作的机器设备。
它不但可以接受人类指挥,而且还能运行预先编排的程序,又方便根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。
它的任务是协助或者说是代替人类工作的工作,例如生产业、建筑业,繁琐的,危险的作业。
六自由度自由度机械手做为现代机器人的一个重要组成部分,也随着技术的发展不断发展。
普通机械手只能完成单工作任务或者较简单的操作,多自由度机械手在很多的工程技术及工程实际中能更为合理的进行一些现实操作。
笔者利用三维软件Pro/E 制图,对六自由度机械手的运动机构进行分析、设计,并对其进行三维造型的建模与仿真。
通过Pro/E这个三维软件工具来进行六自由度机械手的建模设计,完整体现产品设计的基本流程,提出一种产品设计的新思路,展示Pro/E在产品设计上的优势。
第一利用Pro/E便捷的建模工具来对机械手的各零件进行造型设计;第二利用Pro/E按要求对机械手零件以各种约束和销钉等连接来进行合理装配;第三利用Pro/E的机构模式对机械手的装配作添加伺服器等操作,来实现六自由度机械手的运动仿真。
Pro/E简单便捷的的实现了对六自由度机械手的装配和运动仿真,效果非常直观明了。
关键词:六自由度机械手,Pro/E,建模,仿真Simulation of Six Degrees of Freedom Manipulator Based on Pro/ EAbstractThe robot is machinery and equipment that carries out operation automatically .It can not only accept human command, but also can run a pre-arranged program by itself . Its mission is to assist or replace human work, such as manufacturing industry, construction, tedious and dangerous operation. Six degrees of freedom manipulator as an important part of modern robot also continuous development along with the of technology development. General manipulator can only complete a single task or a relatively simple operation, multi-degree of freedom manipulator can be more reasonable for some real-world operating in a lot of engineering skills and engineering practical.I use Pro / E , a three-dimensional software, drawing, analyze, design the movement organization of six degrees of freedom manipulator, and make modeling and simulation of three-dimensional shape of motion for six degrees of freedom manipulator. I conduct modeling design for Six degrees of freedom manipulator by using the three-dimensional software tools Pro / E ,which course shows us the basic process of the product’s design fully, puts forward new ideas for a product design and demonstrates the advantage of Pro / E. Firstly, I use Pro / E’s convenient modeling tool to design the various parts of the robot; Secondly, I fit the various parts of the robot together according to a variety of constraints and pin connected. Thirdly, I use institutional model of Pro / E to add server operation in order to achieve motion simulation of the six degrees of freedom manipulator. Pro / E is simple and convenient to achieve the six degrees of freedom manipulator assembly and motion simulation, the effect is very simple and clear.Keywords: Six Degrees of Freedom Manipulator, Pro / E, Modeling, Simulation目录第一章绪论 (1)1.1六自由度机械手的简介 (1)1.2六自由度机械手的发展 (1)1.3六自由度机械手的研究意义 (2)1.4机械手的研究状况 (3)第二章 Pro/ENGINEER的选择使用 (4)2.1 Pro/ENGINEER产品介绍 (4)2.2 Pro/ENGINEER六大模块 (4)2.3 Pro/ENGINEER的优势 (6)第三章六自由度机械手零件的设计建模 (7)3.1 六自由度机械手底座建模 (8)3.2 六自由度机械手垂直轴旋转体的建模过程 (8)3.3 六自由度机械手的臂膀建模过程 (9)3.4 六自由度机械手手掌建模过程................ 错误!未定义书签。
CREO 机构的运动仿真与分析 ppt课件
使用此区域计算惯性矩。惯性矩是对机构的旋转惯量的定量测量,换言之,也就是主体 围绕固定轴旋转以反抗旋转运动发生改变的这种趋势。
“在坐标系原点”单选钮
测量相对于当前坐标系的惯性矩。
“在重心”单选钮
测量相对于机构的主惯性轴的惯性矩
CREO 机构的运动仿真与 2021/3/26 分析 ppt课件
16
11.3.2 重力的定义
7
其常用函数的具体含义如下表
CREO 机构的运动仿真与 2021/3/26 分析 ppt课件
函数类型 常数 斜坡
余弦
摆线 抛物线
多项式
公式 y=A y=A+B*t
y=A*cos(2*Pi*t/T+B)+C
y=L*t/TL*sin(2*Pi*t/T)/2*Pi y=A*t+1/2B(t2)
y=A+B*t+C+t2+D*t3
伺服电动机
3.选项说明
6
CREO 机构的运动仿真与 2021/3/26 分析 ppt课件
“伺服电动机定义”对话框中的选项含义见表
选项 “类型”选项卡
含义
“运动轴”单选钮
用于沿某一方向明确定义的运动,选择的运动轴可以为移动轴、旋转 轴或者由槽连接建立起的槽轴。
“几何”单选钮
通过指定模型中的几何图元建立运动过程,用于创建复杂的三维运动。
设置伺服电动机的运动类型
“轮廓”选项卡
“规范”选项组
设置电动机的位置、速度、加速度,可分别设置电动机的运动形式
“模”选项组 “图形”选项组
可以指定“模”的函数及参数,指定伺服电动机的位置、速度、加速 度的变化形式。常用函数的具体含义如下表11-2所示。
Creo运动仿真实例 PPT
1、电机位置(类型):拾取“销钉运动副”; 2、电机大小(轮廓):速度、A为360 deg/sec。 四、调整:手形“拖动”图标,进行调整,“快照”确定当 前位置。
五、分析
1、类型:运动学; 2、终止时间:1--3 sec; 3、桢频:100-200; 4、若有“快照” ,点“快照”,“运行”。 六、回放
轨迹曲线——纸零件(选装配图或机架)——选取点——选“结果集”— —确定
参照下图,设计一万向连接传动机构,结构、尺寸 均自己设计确定,并装配、运动仿真、分析。
1、播放; 2、生成视频:在“播放”的“动画”窗口内,点“捕获”,输入“路 径”、文件名。
七、分析结果(测量):分析测量 1、新建“测量点”:测量点1(摇杆的位置)、测量点2(摇杆的速度)、 测量点3(摇杆的加速度); 2、按ctrl选多个测量点、复选“分别绘制”、选“结果集”中仿真分析名 称;
3、点左上角 “绘制”图标,再点“文件”——“输出EX现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容o运动仿真实例 PPT
(装配模块)
(机构运动 仿真模块)
大家学习辛苦了,还是要坚持
继续保持安静
(铰链)
(移动副) (丝杆螺母副)
(采用普通装配的方式进行约束) (垫片)
1、刚性:采用普 通装配的方式进行 约束;(自动)
2、焊接:采用坐 标系进行约束; (缺省)
SVA
四连杆机构
一、装配 1、机架(左):缺省方式; 2、机架(右):前面、底面对齐,右面相距120; 3、曲柄、连杆:销钉; 4、摇杆:两个销钉(在“放置”页左下点“新设置”,
ProeCreo多动作仿真
ProeCreo多动作仿真本教程主要介绍多动作仿真,模型比较简陋,重点在于活动零件的装配连接、动作时序分析和伺服电机的设置。
动作过程:气缸动作-气缸复位-转盘转动45度-气缸动作-气缸复位-转盘转动45度。
1.新建组件asm-all,将文件夹中的baseplate以缺省方式装配,将电机57HS22-a以适合的刚性连接装配到baseplate中间位置,如下图:2.将wheel以销连接方式装配到电机轴,旋转轴分别选择wheel 上的基准面与baseplate上的能与其重合的基准面,当前位置输入0,勾选启用再生值,如下图:3.用合适的刚性连接把plate-1装配到baseplate侧边的两个孔,如下图:4.用合适刚性连接把气缸FDA20-50装配到plate-1顶部的孔,如下图:零件已全部装配完成。
5.下面是重点,进行动作时序分析。
为了分析动作时序更明确,用EXCEL创建一个表格,如下图:如上图,这就是动作分析的全过程;第一、二行是转盘与气缸的动作位置与行程的变化,第三行为时间轴。
如要调节速度,可以适当更改每个时间间隔。
6.根据上面的EXCEL表格,创建两个TXT文件(这里是有规律的,请细心对比表格与两个TXT文件),并保存到目前工作目录,如下图:6.切换到机构模块。
7.点击伺服电机,弹出对话框,选择转盘销连接运动轴作为运动轴,如下图:点击对话框中的轮廓,模选择表,如下图:点击文件下面的图标,弹出对话框,类型选择所有文件,找到上面创建的TXT文件中的转盘,点击确定,点击伺服电机定义对话框中的确定,如下图:8.用同样的方法,定义气缸的伺服电机。
9.把模型移动到适合观察的角度,点击机构分析,把对话框移到一边,在结束时间输入63,如下图:点击运行,完成。
详解六轴关节机器人运动原理和机械结构!附送3D实体模型!
详解六轴关节机器人运动原理和机械结构!附送3D实体模型!什么是关节机器人?关节机器人(Robot joints),也称关节手臂机器人或关节机械手臂,是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一。
适合用于诸多工业领域的机械自动化作业,比如,自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。
关节机器人的分类关节机器人的摆动方向有铅垂方向和水平方向两种,因此这类机器人又可分为垂直关节机器人和水平关节机器人。
垂直关节机器人如上图所示,模拟了人类的手臂功能,由垂直于地面的腰部旋转轴(相当于大臂旋转的肩部旋转轴)带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等构成。
手腕通常由2~3个自由度构成。
其动作空间近似一个球体,所以也称多关节球面机器人。
其优点是可以自由地实现三维空间的各种姿势,可以生成各种复杂形状的轨迹。
相对机器人的安装面积.其动作范围很宽。
缺点是结构刚度较低,动作的绝对位置精度磨较低。
它广泛应用于代替人完成装配作业、货物搬运、电弧焊接、喷涂、点焊接等作业场合。
水平关节机器人如上图在结构上具有串联配置的二个能够在水平面内旋转的手臂,其自由度可以根据用途选择2~4个,动作空间为一圆柱体。
水平关节机器人的优点是在垂直方向上的刚性好,能方便地实现二维平面上的动作,在装配作业中得到普遍应用。
此外,还可以按照关节机器人的工作性质分类,可分为很多种,比如:搬运机器人,点焊机器人,弧焊机器人,喷漆机器人,激光切割机器人等。
关节机器人的优缺点关节机器人的优点1)结构紧凑,工作范围大而安装占地面积小。
2)具有很高的可达性。
关节坐标式机器人可以使其手部进入像汽车车身这样一个封闭的空间内进行作业,而直角坐标式机器人不能进行此类作业。
3)因为没有移动关节,所以不需要导轨。
转动关节容易密封,由于轴承件是大量生产的标准件,则摩擦小,惯性小,可靠性好。
4)所需关节驱动力矩小,能量消耗较小。
5)代替很多不适合人力完成、有害身体健康的复杂工作。
关节机器人的缺点1)肘关节和肩关节轴线是平行的,当大、小臂舒展成一直线时,虽能抵达很远的工作点,但机器人的结构刚度比较低。
6轴关节机械手
一个杆件1可以绕一个点自由旋转如下左图,一个平面的旋转加一个垂直方向的旋转即构成一个自由点
则杆件另一端的轨迹为一球面
此时另一杆件2绕杆件1球面轨迹端自由旋转,控制杆件1与杆件2长度即可使不受约束的一端轨迹为一个球体,
由上两步即可实现机械手在空间中以任意轨迹运动,考虑到空间中某点的方向性,引入杆件3,分析同2
算法:以杆1绕转的定点为空间原点构建三维空间坐标系XYZ,设杆件与平面XY夹角为α、与平面夹XZ角为β,知道杆件的长度即可算得各杆件在各坐标轴上的投影,某个点只是各杆在XYZ轴上投影的和,可见不难计算要到某点各关
节的运动量。
考虑到机械结构问题,实际计算与模型有一定区别,本文仅供参考。
基于PROE六自由度机械手参数化建模及运动仿真
摘要:通过Pro/E这个三维软件工具来进行六自由度机械手的参数化建模设计,完整体现产品设计的基本流程,提出一种产品设计的新思路,展示Pro/E在产品设计上的优势。
首先利用Pro/E便捷的建模工具来对机械手的各零件进行造型设计;然后利用Pro/E按要求对机械手零件以各种约束和销钉等连接来进行合理装配;接着利用Pro/E的机构模式对机械手的装配作添加伺服器等操作,来实现六自由度机械手的运动仿真。
Pro/E方便的实现了对六自由度机械手的装配和运动仿真,效果非常直观。
关键字:Pro/E;机械手;建模;运动仿真Parametric Modeling and Simulation of Six degrees of freedommanipulator Based on Pro/EAbstract:By Pro/E software tools to carry out this three-dimensional six degrees of freedom manipulator parametric modeling design, complete product design reflects the basic process, presents a new idea of product design, display Pro/E in the product design advantages. First use of Pro/E and convenient modeling tools to the various parts of the manipulator for modeling design; then using Pro/E as required in various parts of the manipulator such as connectivity constraints and pin assembly to be reasonable; then use Pro/E in the body model of the manipulator assembly operations such as adding servers to achieve six degrees of freedom manipulator motion simulation. Pro/E to facilitate the implementation of the manipulators of the six degrees of freedom of assembly and motion simulation, the effect is very intuitive.Keywords:Pro/E; Manipulator; Modeling; Motion Simulation目录第一章绪论 (1)1.1 机械手的介绍 (1)1.2 机械手的发展概况 (1)1.2.1 目的和现实意义 (2)1.2.2 国内外研究现状 (2)1.2.3 发展和研究方向 (3)第二章 Pro/ENGINEER软件介绍 (5)2.1 Pro/ENGINEER产品介绍 (5)2.2 Pro/ENGINEER概述 (5)2.3 Pro/ENGINEER的特点 (7)第三章六自由度机械手零件的建模 (9)3.1 六自由度机械手手指建模 (9)3.2 六自由度机械手手掌建模 (12)3.3 六自由度机械手手腕建模 (13)3.4 六自由度机械手手臂建模 (14)3.5 六自由度机械手垂直轴旋转体建模 (15)3.6 六自由度机械手垂直轴支撑体建模 (15)3.7 六自由度机械手底座建模 (16)第四章六自由度机械手的装配 (17)4.1 Pro/ENGINEER的装配 (17)4.2六自由度机械手装配步骤及方法 (17)第五章六自由度机械手的运动仿真 (19)5.1运动学仿真 (19)5.2进入机构模块 (19)5.3添加“伺服电动机” (20)5.4定义初始条件 (21)5.5定义分析 (22)5.6运动仿真视频制作 (23)致谢 (25)参考文献 (26)附录外文翻译 (27)第一章绪论1.1 机械手的介绍机械手是一种能模仿人手和臂膀的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真一、本文概述随着机器人技术的快速发展,六自由度机械臂作为一种重要的机器人执行机构,在工业自动化、航空航天、医疗手术等领域得到了广泛应用。
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真研究对于提高机械臂的运动性能、优化控制策略以及实现高精度操作具有重要意义。
本文旨在深入探讨六自由度机械臂控制系统的设计原理与实现方法,并通过运动学仿真验证控制系统的有效性和可靠性。
本文将首先介绍六自由度机械臂的基本结构和运动学原理,包括机械臂的正运动学和逆运动学分析。
在此基础上,详细阐述六自由度机械臂控制系统的总体设计方案,包括硬件平台的选择、控制算法的设计以及传感器的配置等。
接着,本文将重点介绍控制系统的核心算法,如路径规划、轨迹跟踪、力控制等,并分析这些算法在六自由度机械臂运动控制中的应用。
为了验证控制系统的性能,本文将进行运动学仿真实验。
通过构建六自由度机械臂的运动学模型,模拟机械臂在不同工作环境下的运动过程,并分析控制系统的实时响应、运动精度以及稳定性等指标。
本文将总结六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真的研究成果,并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究,旨在为六自由度机械臂控制系统的设计与优化提供理论支持和实践指导,推动机器人技术在各领域的广泛应用和发展。
二、六自由度机械臂基本理论六自由度机械臂,又称6DOF机械臂,是现代机器人技术中的重要组成部分。
其理论基础涉及机构学、运动学、动力学以及控制理论等多个领域。
六自由度机械臂之所以得名,是因为其末端执行器(如手爪、工具等)可以在三维空间中实现六个方向上的独立运动,包括三个平移运动(沿、Y、Z轴的移动)和三个旋转运动(绕、Y、Z轴的转动)。
机构学基础:六自由度机械臂的机构设计是其功能实现的前提。
通常,它由多个连杆和关节组成,每个关节都有一个或多个自由度。
通过合理设计连杆的长度和关节的配置,可以实现末端执行器在所需空间内的灵活运动。
六自由度机械手动力学仿真
机电工程学院机械动力学课程设计学号:专业:机械工程学生姓名:任课教师:2012年10月基于PRO/E和ADAMS的六自由度机械手运动仿真本文利用PRO/E软件对所设计六自由度机械手进行三维实体建模,然后通过PRO/E 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 六自由度机械手的三维实体模型1.1利用Pro/E建立机械手的三维实体模型本文所研究的六自由度机械手由Part2-Part8七部分零件构成,Part_1为大地。
将绘制完成的零件采用从下向上的装配顺序进行装配,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Pro/E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六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,然后再为每个旋转副分别定义驱动(Motion)。
从下往上,Part_2和Part_3之间为Motion_1,直到Part_7和Part_7之间为Motion_6。
添加完驱动后的模型如图2所示。
图2 ADAMS环境下机械手仿真模型本题为已知各关节转角运动关系,因此使用STEP函数定义各关节驱动为角位移的函数。
creo运动仿真教程
连接类型机构的连接:在装配零件时,采用如图所示的连接类型,使的零件的之间具有一定的自由度小J 实现相对的运动. Type Graphic Icon DOF Pin销钉X1 Cyluklei 囲柱2 SI K I CI滑块8—] Planar平而3Weld焊接0 Ball 球伽3B^anng袖承C6—p74 Cain凸轮c5(S Vaiies Sim槽a沁Yari”Rigid刚性N/A-110 Gear齿轮N/A%Varies General —嚴Varies6D0F6连接类型销钉连接 mdo\connections\pin&cylinder♦轴对齐/插入曲面.平面匹配/对齐或点对齐(径向)汪:即允许绕着指定的轴逬行旋转的连接•共1个自由度. 注:即允许绕着指定的轴迸行旋转和平移的连接,共2个 自由度.连接类型滑动杆连接 mdo\co nnections'slider♦轴对齐/插入曲面♦平面匹配/对齐或点对齐帥向) 注:即允许沿着指定的轴逬行平移的连接 总共1个自由度.平面连接 mdo\connections\plane♦平面匹配/对齐汪:即允许沿着1轴旋转和沿2轴方向平移 总共3个自由度.PTC Channel Advantoge••••W PTC*圆拄连接♦轴对齐/插入曲面平面连接销钉连接11拄连接滑块连接连接类型焊接连接两个坐标系对齐,元件自由度被完全消除。
连接后,元件与组件成为一 个主体■相互之间不再有自由度。
如果将一个子组件与组件用焊接连接,子组件内各零件将参照组件坐标系按其原有自由度的作用。
总自由度 为0。
刚性连接使用一个或多个基本约束,将元件与组件连接到一起。
连接后,元件与 组件成为一个主体,相互之间不再有自由度.如果将一个子组件与组件 用刚性连接,子组件内各零件也将一起被"粘〃住,其原有自由度不起作 用。
总自由度为0。
PTC Channel Advanlogc•••••W PTC*连接类型 球连接点与点对齐注:即允许绕着任意方向旋转的连接,总3个自由度轴承连接点在轴/曲线上注:它与机械上的“轴承”不同,它是元件(或组件)上 的一个点对齐到组件(或元件)上的一条直边或轴线 上,因此元件可沿轴线平移并任意方向旋转,具有1 个平移自由度和3个旋转自由度,总自由度为4拖拽当机构连接好以后,可以通过拖拽功能,使元件间产生 相对运动. 使用快照使剃拖动“(Dfdg )对话框中的•快照气Snapshots )迭项卡可显示不同配 置组件的己保存快範的列表。
六足爬行机器人设计--第5章 六足爬行机器人的运动仿真
第5章六足爬行机器人的运动仿真机构仿真是机械系统现代设计方法中的一门新的应用技术,机构仿真具有模拟样机数值仿真。
缩短设计周期和成本、在实物产生前预先评估设计作用和功效,是现代机械设计技术的经典所在。
Pro E是基于单一数据库、参数化、全相关及工程数据再利用等概念的基础上开发出的一个功能强大的CAD/CAE/CAM软件,是目前国内外机械制造业中应用广泛的软件。
Pro E集成了多种模块,可以提供从工业设计到NC加工同步工程的产品开发方法。
现在一般的机械设计都采用其作为仿真软件,此次六足爬行机器人的设计也采用了Pro E仿真,并且可以用Pro E对机械结构进行有限元分析,提高设计的合理性。
使用软件对设计模型进行运动仿真和有限元分析,能够模拟出在真实环境工作状况并对其进行分析和研究,尽早发现设计中的缺陷,并验证产品功能和性能的可靠性,提前进行修改和优化,从而减少制造中发现问题而付出昂贵的代价,提高设计的可行性和缩短周期。
Pro E版本更新较快,最新的Pro E 5.0除了界面变化外,其功能也增加很多,此次采用Pro E 5.0作为设计软件,在绘制草图时,系统将会自动加入约束条件,使几何关系满足自己的实际要求。
5.1零件模型的建立1、选取新建命令在工具栏中单击新建文件图标(红色框内图标)。
2、选取文件类型、子类型、输入文件名、取消使用装配默认模版在弹出的文件“新增”对话框中,进行下列操作:1)选择“类型”选项组下的零件;2)选择“子类型”选项下的实体;3)在“名称”问本框中输入要制作零件的英文文件名;4)通过取消的“√”号,来取消“使用默认模版”;5)在模板下面的选择框内选择mmns_part_solid;6)单击“确定;3、在绘图区域,绘制玩零件后保存,至此零件已做好。
由于此次设计的六足爬行机器人零件非常多,所以限于篇幅的限制,在这里不做太多的讲解。
以下几个图是机器人身体上比较重要的几个零件。
图5.1 六足爬行机器人机体底板建模机器人的腿部结构是这次设计的重点,在满足设计尺寸的要求下,我设计的模拟仿真图如下。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
六自由度机械手因为运动轨迹复杂,坐标法显然不合适。
所以本教程用快照法制作。
1.1首先是装配零件,新建组件P-HAND.ASM,插入m-16ib_base_any_1_1.prt,连接方式是默认,如下图:
1.2装配BASEPLATE_1,板上四个孔与机械手基座m-16ib_base_any_1_1.prt 的对齐,并且基座m-16ib_base_any_1_1.prt底部与基板BASEPLATE_1表面配合,(这两个零件哪个先装配都可以,到动画制作时都作为基座处理)如下图:
1.3装配零件m-16ib_axis1_any_1_1.prt,以销的方式连接,注意销连接的方向,如图:
1.4旋转轴对齐,当前位置输入0,勾选启用重新生成值。
如下图:
1.5销连接方式装配m-16ib_axis2_any_1_1.prt,注意销连接的方向,如下图:
平移设置中,约束类型为距离,分别选择下面两个面,偏移距离15,如下图:
旋转轴选择如下图的两个基准面,当前位置输入0,如下图:
当前位置输入-40,零件往如下图所示的方向偏40度(这个要根据销连接的运动方向,如没有如下图所示的方向偏就改变销连接方向),如下图:
点击设置零位置,勾选启用重新生成值,确定完成装配,如下图:
1.6装配零件m-16ib_axis3_any_1_1.prt,还是销连接,轴对齐,平移选择下图两个面,约束类型为重合,注意销连接方向,如下图:
旋转轴选择下面两个基准面,如下图:
当前位置输入90,零件往如下图所示方向翻转90度(翻转的方向取决于销的连接方向),如下图:
点击设置零位置,勾选重新生成值,如下图:
装配零件m-16ib_axis4_any_1_1.prt,销连接,如下图:
旋转轴如下图:
装配零件m-16ib_axis5-6_any_1_1.prt,销连接,注意连接方向,如下图:
旋转轴设置如下图:
装配零件FIX_1,销连接,注意连接方向,如下图:
旋转轴的设置和前面的差不多,如下图:
物料装配,在这里不用约束,用户定义,放置设置成自动,如下图:
显示基准面,点击拖动元件,弹出对话框,点击约束—对齐两个图元,分别选择下图两个基准面,如下图:
点击对齐两个图元,分别选择下图两个曲面,如下图:
点击对齐两个图元,分别选择下图箭头的两个基准面,在下面的偏移,offset处输入-700,如下图:
点击拍下当前配置的快照,如下图:
再点击拍下当前配置的快照,点击约束,点击对齐两个图元,点击显示基准面,分别选择下图两个基准面,如下图:
点击对齐两个图元,分别选择以下曲面,如下图:
对齐结果,如下图:
隐藏基准面,点击主体-主体锁定约束,如下图:
分别选择物料PP_1和FIX_1,然后点击右下角的小对话框的确定,生成一个主体锁定约束,如下图:
点击运动轴约束,选择下图箭头中的销连接,如下图:
下面的偏移值就是当前销连接的位置,如下图:
用同样的办法添加下图所示的三个连接运动轴约束,如下图:添加后,效果如下图:
添加完毕后,点击约束旁边的快照,点击将选定快照更新为屏幕上的当前配置,如下图:
点击拍下当前配置的快照,点击约束,删除两个对齐图元约束,点击相应的对齐图元约束,观察模型显示来判断,如下图:
点击连接3、4、8把偏移值分别改成0,观察机械手与物料变化情况,如下图:
添加完毕后,参照前面一样,点击约束旁边的快照,点击将选定快照更新为屏幕上的当前配置;
点击拍下当前配置的快照,点击约束,删除一个对齐图元约束,点击相应的对齐图元约束,观察模型显示来判断,如下图:
点击运动轴约束,添加下图所示的连接,如下图:
在新添加的连接约束下面的偏移输入90,如下图:
整个机械手旋转了90度。
点击连接11约束,偏移输入90,如下图:
吸盘与物料也旋转了90度。
点击约束旁边的快照,点击将选定快照更新为屏幕上的当前配置,如下图:
点击拍下当前配置的快照,点击约束,把连接3、4、8运动轴约束删除,如下图:
点击对齐两个图元,分别选择下图所示的两个曲面,在偏移中输入150,如下图:点击对齐两个图元,分别选择下图所示两个曲面,如下图:
用前面提到的方法,重新添加3、4、8连接运动轴约束。
如下图:
点击约束旁边的快照,点击将选定快照更新为屏幕上的当前配置。
点击拍下当前配置的快照,点击约束,把主体-主体锁定、两个图元对齐删除,如下图:
删除上面三个约束后的结果:
把连接3、4、8对应的偏移值分别改成0,设置后结果,如下图:
点击约束旁边的快照,点击将选定快照更新为屏幕上的当前配置。
点击拍下当前配置的快照,点击约束,把连接2、11运动轴约束的偏移改成0,点击约束旁边的快照,点击将选定快照更新为屏幕上的当前配置。
关闭拖动对话框,点击应用程序-动画切换到动画模块,如弹出下图的对话框,请点击确定,如下图:
新建动画-快照,在弹出对话框中点击确定,如下图:
点击定义主体,在弹出对话框中点击每个主体一个零件,如下图:
点击上图中的Ground,点击右边的编辑,按CTRL不放,分别选择基板和机械手基座,点击确定,确定,点击主体定义对话框的封闭如下图:
点击关键帧序列,弹出对话框,点击+,如下图:
在对话框中关键帧下面设置成Snapshot2,确定下面的时间是1,点击加;
用同样的方法添加剩下的5个关键帧,结果如下图:
点击确定,点击时域,弹出对话框中终止时间输入6,点击确定,如下图:
点击时间轴上方的播放键就可以看到动画效果。
点击回放,点击左边的保存,弹出对话框就可以输出动画视频,如下图:
在实际制作过程中,如发现动画播放的动作不够连贯,可以多拍几个动作过程,如附件中的快照:。