基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究_马如奇

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1、第4期机械设计与制造2010年4月MachineryDesign＆Manufacture93文章编号：1001-3997（2010）04-0093-03基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究*马如奇郝双晖郑伟峰郝明晖宋宝玉（哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨150001）ResearchoncoordinatedsimulationofrobotarmbasedonMATLABandADAMSMARu-qi，HAOShuang-hui，ZHENGWei-feng，HAOMing-hui，SONGBao-yu（SchoolofMechatronicsEng，HarbinIns

2、tituteofTechnology，Harbin150001，China）【摘要】为提高机械臂设计效率，充分利用了虚拟仿真，搭建了机械臂的虚拟仿真系统。首先在Solidworks中建立了四关节机械臂的实体模型；然后将其导入动力学仿真软件Adams中，进行运动学及动力学仿真；最后通过Adams与Matlab的接口模块Adams/control，利用Matlab/Simulink模块搭建了机械臂的联合仿真控制系统，实现基于Matlab与Adams的机械臂的联合仿真。仿真结果表明机械臂系统具

3、有较好的动态响应特性及较好的轨迹跟踪能力。关键词：机械臂；联合仿真；虚拟样机；运动仿真；ADAMS；MATLAB【Abstract】Toimprovethedesignefficiencyofrobotarm，avirtualsimulationsystemwasbuiltbymakingfulluseofthevirtualsimulationtechnology.First，athree-dimensionalmodeloftherobotarmwithfour-freedomwasbuiltinSolidworkssoftware；andthen，th

4、emodelwasimportedintothedynamicsimula－tionsoftwareAdamsforkinematicanddynamicsimulation；Atlast，throughtheinterfacemodularpart（Adams/control）ofMatlabandAdams，robotarmcontrolsystemwasestablishedbyusingsimulinkmoduleofMatlabsoftwareandcoordinatedsimulationoffour-freedomwassuccessfullyimple

5、mented.Thesimula－tionresultsindicatethatthecoordinatedsimulationsystemoftherobotarmhaspreferabledynamicre－sponsecharacteristicsandnicerlocus-trackingability.Keywords：Robotarm；Coordinatedsimulation；Virtualprototype；Motionsimulation；ADAMS；MATLAB中图分类号：TH16，TP242文

6、献标识码：A1引言用永磁交流伺服电机加精密行星轮减速机的传动系统，而肩、肘两个关节则采用永磁交流伺服电机加谐波减速器的传动方式，末端机械臂是一个复杂的机电系统，如果按照传统的设计模式，的腕关节则直接由伺服电机驱动。机械臂三维模型，如图1所示。通过加工样机后对其进行反复测试改进，不仅很难有效地提高机械臂的性能，而且还会耗费大量的物料和时间，因此有必要借助虚拟技术，在制造物理样机之前，先建立一个虚拟的样机系统[1-2]。腕关节通过对虚拟样机系统的测试，可以发现系统的不足，并予以改进，小臂这样既可以有效地缩短机械臂的开发周期，又可以有效地提高机肘关节大臂械臂的性能。Adams能够方便的实现

7、多刚体系统的运动学及动力肩关节腰关节学仿真，Matlab具有强大的计算功能，并可以方便的构建控制系Z统[3～5]。利用这两个软件建立机械臂的联合仿真系统，既可以对机YX械臂的运动学及动力学进行仿真分析，又可以搭建机械臂的控制图1机械臂三维模型系统，通过交互式联合仿真，可以有效地提高机械臂的性能，为实2.2机械臂运动仿真系统的建立际物理样机的研制提供技术依据。机械臂的运动学及动力学仿真需要在Adams中进行，因此2虚拟样机机械系统需要将Solidworks中