基于SoIidWorks与Adams的焊接机器人动力学仿真.pdf

《基于SoIidWorks与Adams的焊接机器人动力学仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、36开发应用基于SoIidWorks与Adams的焊接机器人动力学仿真龚龙张春雷(四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065)摘要：本文先用拉格朗日法对一款六自由度焊接机器人进行动力学分析，得出该机器人各个关节的峰值力矩理论值。并运用SolidWorks建立了该款机器人的三维装配模型，将其导入到Adams后进行动力学仿真分析，在Adams中仿真出焊接机器人在不同工况下各个运动情况，得出各个关节处的力矩图。并将仿真出的峰值力矩与所求的理论峰值力矩对比，验证仿真数据的正确性。将仿真结果与该机器人各个驱动关节处电机经减速器减速后的输出力矩对比，验证电机选型

2、的合理性。关键字：焊接机器人；动力学；仿真；AdamsDOI：10．3969／j．issn．1671-6396．2015．07．0111引言丢c虚拟样机技术是近年来发展比较快的全新机械设计方法，其主要解决的问题是机械设计中的运动其中Qf为运动臂所受的力(力矩)，q为运动臂学问题和动力学问题⋯。传统的机械设计流程为：关节处的角度(位移)，gf为运动臂的角速度(速度)。设计需求．概念设计．物理样机性能测试投入生产。设工业机器人任意坐标系i上点位置为n，那么它而在这个流程中的物理样机性能测试需要耗费大量在绝对坐标系中位置P为：的样机去不断的测试性能，这样无形的增

3、大了机械=r’、生产的成本，而利用虚拟样机技术则完全可以代替则机器人的各个运动臂的绝对速度为：样机测试这一阶段，而且能够提供更加准确的仿真数据，对于降低成本意义巨大【2】。==壹fI目前对工业机器人的动力学研究主要方法有以J-,t警国l㈩(3下几种：Newton．Euler法、Lagrange法、Kane法、焊接机器人的总动能为：Gauss法等【3】。其中运用较为广泛的主要有Newton—Euler法和Lagrange法。Lagrange法的基本=主喜喜誓16~㈩原理是机械系统能量为动能与势能之差。其主要是该工业机器人的总势能为：从系统的能量出发去建立动力

4、学方程。因此进行机器人动力学分析只需要分别求解焊接机器人的动能一g()(5)和势能即可建立Lagrange方程。本文中的焊接机器人结构复杂，运用Lagrange法来进行动力学分析较综合(1)和(4)以及(5)可以得出该款焊接为简单。机器人的Lagrange方程为：6。．66。．本文将一款自主设计的焊接机器人作为研究对Q=∑qj+∑∑qjq七+4(6)象，用拉格朗日法对该款六焊接机器人进行动力学理论分析，求出机器人各个关节处最大力矩，利用其中：SolidWorks建立该款机器人三维模型图，并利用Adams进行动力学仿真，为各个关节的电机型号的=交三选择提供依

5、据。2Lagrange法动力学分析4=∑嘲孥。1j一首先写出Lagrange方程的广义表达式L4如下：中国西部科技2015年07月第14卷第07期总第312期37由式(6)可推导出机器人i关节处的力矩为：2。：．盏．2．---啊--．=矗粤I+呸+嚼+嚷+嚼++2吼+如§+4*暖+4ll+·吼●t-●●--●__t_-l●-屯：++4I+，曩I÷誓甄盔+I+器+氢_●●●--●-●t●t●●_屯每嚣吼舔+如吼+以l舔喁+如+吼吼+吼÷吼吼+4l●●_●_-●●-_●●--●‘屯+4嚼吼+吼+吼g‘+l嚼+4置岛÷嚣粤如(7)■■●■l■●●●●■■如+4_

6、曩I+上+如+4拜嚷+窖4依据(7)运用MATLAB软件可求得该款工业机器人的各个理论峰值力矩如表1所示。表1各个转动关节的最大力矩关节名称腰部回转大臂旋转l肘部回转l小臂回转l腕部摆动I腕部转动最大力矩(N·m)2507．442568．36I859．6I29．6l20．6l9．63基于SoIidWorks和Adams的动力学仿真将模型另存为Parasolid(．xt)的格式，并在Adams该款焊接机器人的设计需求如下：导入该文件。在Adams中将该模型分为7个主要传(1)自由度：6；动部分分别为：JIZUO、YAOBU、ZHOUBU、DABI、(2)有效

7、载荷：50kg；XIAOBI、WANBU、ZHIXINJIAN，并依此给该模型(3)重复定位精度：4-0．08ram；设置单位、添加约束、施加载荷、添加质量信息、(4)最大的工作空间半径：1590mm~设置传感器。由于在导入过程中会有质量丢失和质(5)腰部转动运动范围：01=±180。，其最大心不一致的可能【51，将SolidWorks中各个部位单独j惠度：120。／s；装配起来测量出各个传动部位的质量和转动惯量如(6)大臂转动运动范围：02=。90。一120。，表2所示，并分别手动输入到Adams中，最终在其最大速度：120／s~Solidw_0rks和

8、Adams中的三维模型如图1所示。(7)肘部转动运动范围：03=一