利用ADAMS进行机器人的轨迹规划

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2.5 为各驱动关节添加样条函数驱动 AKISPL 函数的语法：
AKISPL( 1st_Indep_Var , 2nd_Indep_Var , Spline_Name , Deriv_Order)
1st_Indep_Var——独立变量，指定沿着 X 方向的值。
2nd_Indep_Var——可选项，第二个独立变量，指定插 值曲面沿着 Z 方向的值。
利用ADAMS进行机器人的 轨迹规划
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1 轨迹规划的原理
1.1 基本概念
机器人的轨迹规划就是根据作业任务要求， 计算出机器人预期的运动轨迹以及相应的运动 输入规律。
1.2 传统的规划方法
传统的轨迹规划方法实质上是位置反解问
题，即求出机器人的位置反解方程（驱动输入
关于位置输出的函数），然后再将机器人末端 执行器的运动轨迹方程代入反解方程，从而得 到与该运动轨迹相对应的各驱动关节的驱动参
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2.3 仿真生成各驱动关节输入曲线 仿真的时间设为6s，步数为300。
图4 点驱动参考点的位移曲线
图5 对应的各驱动关节的转角曲线
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2.4 对曲线采集数据样点，生成样条驱动函数
运行仿真时设定的步数为300，所以共有301个采 样点。
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2.5 为各驱动关节添加样条函数驱动
首先删除点驱动，并为五个转动副添加旋转驱动， 然后再修改驱动参数。
• 此处取a=15mm，运动周期T=2.00s，导程
S=30mm。
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2.2 添加点驱动
在指端选择一参考点
输入运动参数
x 15t cos t
y
15t
sin
t
z
15t
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2.3 仿真生成各驱动关节输入曲线
利用Animation Controls中的trace功 能观察参考点的运动轨迹。
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数。
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1.3 利用ADAMS软件进行轨迹规划方法
利用ADAMS进wk.baidu.com轨迹规划需要用到软件中 的“一般点驱动” 和“样条函数驱动”工具。
1）将机器人末 端参考点的轨迹曲 线的参数方程作为 点驱动的参数，若 参数方程数目小于 自由度数目，需要 对多余的运动参数 进行限制。
图- 1 一般点驱动参数设置对话框 3
2）添加驱动并仿真后利用后处理得到各驱 动关节的运动输入的曲线，再利用spline工具对 曲线采集数据样点，作为驱动输入的参数。
3）删除前面添加的一般点驱动，然后在各 驱动关节上添加驱动，修改驱动参数为样条函 数驱动。
利用ADAMS软件进行轨迹规划可不必再进 行位置反解。
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2 实例分析
下面将对右 图所示的焊接机 器人进行轨迹规 划。
Spline_Name——样条曲线（面）的名称，在独立变 量 (x 或 z) 值上相应的变量 Y 的值。
Deriv_Order——一个整型变量，指定在插值点处插值 的求导阶数（通常为 0，但可以为 1 或 2，表示是 1 阶 或 2 阶导数插值）。
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2.5 为各驱动关节添加样条函数驱动 此处为驱动副1添加的驱动函数为：
机器人指端 的运动轨迹以空 间圆锥螺旋曲线 为例。
设置工作环 境的角度单位为 弧度（radian）。
图- 2 5自由度串联焊接机器人
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2.1 轨迹曲线
空间圆锥螺旋曲 线的参数方程为：
x
a
t
c
o
s
2 T
t
y
a t sin
2 T
t
z
S T
t
图3 空间圆锥螺旋曲线
• 式中t为时间变量，S为螺旋线导程，T为运动 周期，at为xy平面上曲线投影的矢径。
y方向：0
z方向：1.911×10-8
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-AKISPL( time , 0 , drive_1, 0) “-” 为取反方向，其他驱动副依次类推，下图为运 行仿真后的轨迹。
图6 仿真- 结果
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2.5 为各驱动关节添加样条函数驱动
图7 添加驱动后的各关节转角曲线及参考点位移曲线
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2.6 误差分析
图8 参考点位移误差曲线
最大误差 x方向：1.2197×10-8