samcef在柔性并联机器人建模与仿真分析中的应用研究

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1、第20卷第11期系统仿真学报©Vol.20No.112008年6月JournalofSystemSimulationJun.,2008SAMCEF在柔性并联机器人建模与仿真分析中的应用研究1,211杜兆才，余跃庆，苏祥（1.北京工业大学机电学院，北京100022;(2.北京航空制造工程研究所数字化与柔性装配技术研究室,北京100024）摘要：分析了SAMCEF软件的特点，建立了柔性并联机器人的虚拟仿真模型，并进行了仿真分析。介绍了SAMCEF软件的相关模块在柔性并联机器人虚拟仿真中的应用。利用API接口技术开发了自动计算机器人固有频率、系统任一点内力的程序，扩展了SAMCEF软

2、件的功能和用途。以平面3-RRR柔性并联机器人为例，介绍了建模要点和仿真流程。仿真结果表明该模型能正确地反映柔性并联机器人的运动学、动力学特性，杆件的弹性变形对柔性并联机器人的运动学、动力学性能具有重要影响。关键词：SAMCEF软件；建模；仿真；接口技术；固有频率；内力中图分类号：TH112；TP242文献标识码：A文章编号：1004-731X(2008)11-2999-05ApplicationsofSAMCEFSoftwareforModelingandSimulationofFlexibleParallelRobots1,211DUZhao-cai,YUYue-qing,

3、SUXiang(1.CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectronicsTechnology,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100022,China；(2.BeijingAeronauticalManufacturingTechnologyResearchInstitute,NumericalandFlexibleAssemblingTechnologyDepartment,Beijing100024,China)Abstract:BasedonthefeaturesofSAMCEFs

4、oftware,thevirtualmodelofflexibleparallelrobotswasproposed,andthesimulationwasperformed.TheimplicationsofmodulesinSAMCEFsoftwaretomodelingandsimulationforflexibleparallelrobotswereintroduced.ByusingAPIinterfacefunction,specialprogramsweredevelopedtoautomaticallycalculatesystemnaturalfrequenc

5、yandinternalforce.Thekeymethodsandtechnologicalprocesseswerewellillustratedthroughthesimulationofaplanar3-RRRflexibleparallelrobot.Thesimulationresultsshowthatthemodelproposedcanindicatethekinematicsanddynamicsofflexibleparallelrobots.Theflexibilityoflinksisdemonstratedtohavesignificantimpac

6、tonsystemkinematicsanddynamics.Keywords:SAMCEFsoftware;modeling;simulation;interfacefunction;naturalfrequency;internalforce[2]1有高速度、高加速度、承载能力强、能耗低、误差小、精引言[3][4,5]度高、易于控制等一系列优点，已广泛地应用于机床、高速、精密、大承载和轻量化是未来机器人的发展趋势，[6]定位装置、娱乐、医疗卫生、航空、航天等领域。因此，也是现代工业的生产率不断提高的必然结果。在这类机器人柔性并联机器人的研究具有重要的实用价值和理论意义，已[

7、7-9]中，轻质、细长的杆件在高速运动时表现出了刚性机器人所成为机器人研究和应用领域的前沿课题。没有的柔性性能，构件的弹性变形影响原设计的运动精度；由于柔性并联机器人的末端操作器及相关的关节配套装置均安装在动平台上，为使柔性并联机器人能够正常工构件的动态应力使构件的强度设计成为一个不可忽视的问作，动平台必须是刚体，而各杆件均是柔性杆，所以，柔性题；构件的弹性振动会导致整个机器人的冲击、噪声和疲劳。并联机器人实质上是一个多闭环、多柔体与刚体混合的非线杆件的柔性已经成为影响其运动性能和动力性能的