基于pro-e和adams的少自由度并联机构运动仿真

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1、基于Pro/E和ADAMS的少自由度并联机构运动仿真

2、第1lun/Pro生成刚体和基本的运动副，把三维模型导入ADAMS进行进一步的完善，添加驱动和约束，进行运动仿真。在整个过程中，需要对建立模型等前续工作进行不断的修改和完善，才能生成所要求的少自由度并联机构的仿真模型。一、少自由度并联机构的提出少自由度并联机构新构型的提出有着不同的理论方法，本文中采用的为利用螺旋理论来分析新型少自由度并联机构。利用运动螺旋与力螺旋的对偶关系，以及运动与约束、运动螺旋与反螺旋的对应关系，建立复杂少自由度并联机器人机构类型综合的数学模型。因为并联机器人机构是由支链、动平台和静平台组成，其结构的设计关键在于其

3、各支链的结构形式，各支链的设计是机构设计的重点，按机构对各分支约束条件的要求，设计出有能够符合要求的所有支链结构形式，进而在考虑避免奇异位形的基础上将所需的分支与平台联接成为所要求的少自由度并联机器人机构。在少自由度并联机构中，三自由度移动并联机构有着广泛的用途。在很多工业应用中，三个方向的移动就已经满足要求，而使用传统的六自由度机构增加了机构的复杂性和控制的难度，因此直接应用三自由度移动并联机构非常合适。此处利用螺旋理论提出一种纯移动三自由度并联机构，通过此机构来说明利用Pro/E和ADAMS完成运动仿真的过程。如图1所示，此机器人支链为三条对称的RPC支链，通过螺旋理论和空间几何分析可

4、得此并联机构动平台应具有三个纯移动自由度。图1三支链并联机构模型二、三维建模在Pro/E中建立此三支链并联机构的三维模型。首先创建不同的零件模型，分别为静平台、动平台以及各个连接支链。此时注意建立的模型的单位设置应该为“MKS”（MeterKilogramSecond），同样在创建装配图时也要注意这个问题，这是因为把实体模型转化到ADAMS软件中时，只能辨认这种单位设置，设置成其他单位时会出错。分别创建完各个零件后，就需要把各个零件组装成装配图，建立装配图时需考虑到各个构件运动的初始位置，最好是在最开始的装配时就设置成构件运动的初始位置，减少以后调整的麻烦。装配完成后，就是利用Pro/E和

5、ADAMS软件的接口程序Mechanism/Pro来生成ADAMS可以读取的文件，这是这两个软件能无缝连接的关键所在。安装好Mechanism/Pro后，在Pro/E程序中，会出现MECH/Pro的级联菜单，利用此菜单，可以指定机构的各个刚体，建立刚体之间的基本约束和一些参考的坐标，图2即为建立了基本约束的实体模型。建立完成后，利用该接口程序可以直接把实体模型存成可以在ADAMS读取的文件格式。图2创建基本约束的三维模型三、运动仿真接下来就是在ADAMS程序中进行运动仿真。在ADAMS中导入利用Mechanism/Pro创建的ADAMS文件，其中基本的约束都已经创建完成。在ADAMS中需要

6、进一步完善约束类型，例如在ADAMS中地面也作为一个刚体存在，因此要创建静平台和地面之间的固定连接。然后设定驱的类型以及位置，在此机构中，分别在靠近静平台的转动副处添加三个转动作为驱动力。至此，就可以利用ADAMS来进行运动的模拟了，通过不断的调整驱动的方向和大小，可以得到理想的运动状态，图3为动平台运动的几个不同位置。利用ADAMS中的仿真结果后处理，可以创建仿真结果的数据曲线。如图4所示，左图中三条曲线分别代表动平台三个方向的移动运动的线速度，可以看出三条曲线都具有很好的二次性，线速度的加速度非常稳定，具有很好的性能。右图三条曲线分别为动平台三个方向转动的角速度，这三天曲线都为零，也就

7、是说转动角速度在整个运动过程中都为零。通过分析可知该动平台只具有三个方向的移动，而角速度都为零，所以通过运动仿真验证了该并联机构动平台只具有移动自由度，而不具有转动自由度。图3动平台运动状态图4运动仿真结果四、结论本文通过实例说明了利用三维建模软件Pro/E以及动力学仿真软件ADAMS的无缝连接，可以对少自由度并联机构进行运动仿真，其结果验证了理论上提出的少自由度并联机构新构型的正确性。利用这两个功能强大的软件，还可以对机构进行尺度方面的设计以及进行动力学仿真等其他方面的仿真,有待进一步的研究和尝试。这种方法大大提高了仿真的效率，是虚拟样机技术在少自由度并联机构研究中的崭新应用，大大加快了

8、新型少自由度并联机构实际应用的速度，也促进了少自由度并联机构研究理论的飞速发展。