《机器人作业邓翔》word版

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1、典型机器人虚拟实验科目智能机器人教师佃松宜院系电气信息学院自动化姓名邓翔学号0743031073日期：2010-12-15Section1：运动学分析1.建立2自由度的连杆模型（1）创建机械臂关节1（连杆）：分别将其长、宽、深设置为250mm、30mm、15mm，如图1.1.1。（2）在连杆的右端打孔：将孔的半径Radius设置为5mm，深度设置为15mm，如图1.1.2所示。（3）修改孔的位置：将孔的Center的坐标值设置成（250，0.0，7.5），如图1.1.3所示。图1.1图1.1.1图图1.1.3图1.1.2（4）关节1右端孔中心处创建关节2，分别将其

2、长、宽、深设置为250mm、30mm、15mm，然后再将关节2向沿z轴方向平移15mm。如图1.1.4所示。图1.1.42自由度的连杆模型如图1.1.5图1.1.52.添加约束在关节1的左端与大地之间添加转动副，在关节1与关节2结合处添加转动副，如图1.2.1。图1.2.13.添加驱动在运动副1（Joint1）和运动副2（Joint2）上分别添加旋转驱动。并在旋转副1的对话框中将驱动函数设置为50d*sin(time)。用同样的方法在旋转副2上创建旋转驱动，并将驱动函数设置为20d*time*(-1)，如图1.3.1、1.3.2所示。图1.3.1图1.3.24.运

3、行仿真计算，绘制运动轨迹单击主工具栏的仿真计算按钮，将仿真类型设置为Kinematic，仿真时间EndTime设置为19，仿真步数Steps设置为500，然后单击运行按钮进行仿真计算，如图1.4.1所示。单击菜单【Review】→【CreateTraceSpline】，然后选择关节2右端点Marker4，再选择关节1与大地的铰接点，鼠标移动到Joint1处，单击鼠标右键，在弹出对话框中选择ground，单击OK创建运动轨迹，如图1.4.2所示。图1.4.1图1.4.22.结果后处理按下键盘上的F8键，界面将从View模块直接进入到PostProcess模块，并分别

4、绘制出机械臂末端点的速度曲线和加速度曲线。图1.5.1机械臂末端速度曲线图1.5.2机械臂末端加速度曲线Section2：动力学分析1.创建机械臂模型按照Section1的1~2步创建同样的机械臂，并添加运动副约束。2.添加驱动与运动分析不同，动力学分析添加的驱动为单分量力矩。单击工具栏上的单分量力矩选项，将选项设置为SpaceFixed、NormaltoGrid和Constant，然后勾选Torque项并输入4000，然后在图形区单击关节1，再在其上单击任何一点。用同样的方法添加关节2的驱动，并将其值设置为-100，如图2.1.1所示。图2.1.13.运动学计算

5、仿真，绘制运动轨迹打开交互式仿真控制对话框，在对话框中将仿真时间EndTime设置为2，仿真步数Steps设置为500，仿真类型Type设置为Dynamic，单击仿真计算按钮，观看仿真动画，模型将在重力和驱动力矩作用下运动。创建运动轨迹，如图2.1.2所示。图2.1.22.结果后处理在后处理模块，通过菜单【View】→【LoadAnimation】可以载入动画。单击播放按钮后开始播放动画，在播放同时按下记录按钮，将动画保存到动画文件中。通过菜单【View】→【LoadPlot】，通过选择相应的选项，绘制出相应的结果曲线。如果2.1.3、2.1.4所示，分别绘制出机

6、械臂末端点的速度曲线和加速度曲线。图2.1.3图2.1.4Section3：轨迹规划本仿真试验实在Adams2010和MATLAB6.5下进行的。本例将建立在ADAMS/View中用ControsToolkits建立控制系统，通过PID环节进行控制，控制对象是作用在每个关节单分量力矩，使机械臂的末端运动轨迹为圆。因为关节1的一端与大地（Ground）原点铰接，因此将圆的方程设为（x-550）2+y2=502，用参数形式表示就是x=550+50*cos（t），y=50*sin（t），要使关节2的末端运动轨迹按指定的轨迹运动，这时需要通过轨迹方程计算出两个关节的关节变

7、量，然后将这两个关节变量作为控制系统模型的关节输入。用MATLAB编程，计算两关节变量，用到的函数是求解非线性方程组的函数fsolve，设1，2分别为关节1和关节2的角位移，1，2为两关节的长度，非线性方程组为。1.建立机械臂的模型同section2步骤1。2.利用MATLAB计算q1，q2。打开MATLAB，输入下面的代码：globalx1y1%命令文件t=0:pi/200:2*pi；x=550+50*cos（t）；y=50*sin（t）；temp=[0，0]'；forn=1:401x1=x（n）；y1=y（n）；Q=fsolve（'myfunfun'，temp

8、，opti