基于虚拟样机技术的机器人空间轨迹实现及仿真分析.pdf

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1、第6期组合机床与自动化加工技术NO．62013年6月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJun．2013文章编号：1001—2265(2013)06—0012—03基于虚拟样机技术的机器人空问轨迹实现及仿真分析马国红，朱书林，王聪，刘沛(南昌大学机电工程学院，南昌330031)摘要：针对虚拟样机技术能极大的减少产品开发成本，同时能很好的对产品进行分析和测试的特点。为了分析机器人运动轨迹特性，采用UG建立机器人样机模型，并将其导入ADAMS中创建虚拟样机

2、。根据机器人运动学原理，结合MATLAB编程计算，对获取的数据采用样条函数驱动关节运动，实现了机器人多体系统在ADAMS中进行空间任意轨迹运动的功能。通过仿真求解，分析了机器人相关参数的运动特性。其结果为物理样机的研制提供了很好的参考依据，也为机器人碰撞检测打下基础。关键词：虚拟样机技术；机器人；空间轨迹；ADAMS中图分类号：TP242文献标识码：AResearchontheTechniquesofSpaceTrajectoryandSimulationforaRobotBasedonVirtualPrototy

3、peTechnologyMAGuo·hong，ZHUShu—lin，WANGCong，LIUPei(SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031，China)Abstract：Accordingtothevirtualprototypetechnologycangreatlyreducethecostsofproductdevelop—mentanditisgoodatanalyzingandtesting．Us

4、ingUGtoestablishtherobotprototypemodel，thenim—portADAMStocreatevirtualprototype．RealizingtherobotinAdamsinspatialarbitrarytrajectoryfunc。tionbasedontherobotkinematicsprincipleandMATLAB．Throughthesimulationcomputation，Analy—sestherelatedparametersoftherobotmoti

5、oncharacteristics．Theresultforthedevelopmentofthephysi—calprototypeprovidesagoodreference，alsoforthefuturetolaythefoundationforrobotcollisiondetec—tion．Keywords：virtualprototypetechnology；robot；spacetrajectory；ADAMS仿真，分析了机器人系统运动学和动力学特性。为0引言机器人系统的研究及物理样机的研制提供了很

6、好随着计算机技术的发展，基于计算机技术的虚的参考依据。拟样机技术(VirtualPrototypeTechnology)也随之1机器人模型设计及运动学分析得到快速的发展。虚拟样机相对于物理样机在产品的设计、研究及其整个产品系统性能的分析与测试本机器人由三个旋转关节组成，采用三个电机上具有开发周期短、效率高、低风险、低成本等优控制机器人关节的运动。可以把机器人看作是由一势，并在产品设计的早期能及时发现问题和解决系列关节连接起来的由连杆所组成的多刚体系统。问题。目前在国外得到广泛的应用。而国内对虚拟为了更好的描述机器人

7、相关参数，引用Denavit和样机技术的研究起步要晚，但发展也相当的快。特Hartengerg提出的D-H方法，即用连杆的长度口和别是在航空航天、汽车、船舶、工程机械等一些大型扭角O／来描述连杆的尺寸参数，用偏置d和关节角制造企业及研究机构中应用较多。0来描述相邻连杆之间的关系。以本例设计的连杆为了更好的研究机器人系统，本文结合虚拟样1为例，连杆两端两个关节1和2的轴线的公垂线距机分析软件ADAMS，研究了三自由度机器人早期离表示连杆长度o．，关节2绕公垂线转至关节1的设计阶段在虚拟样机技术中的应用。通过建立样转角

8、表示扭角。偏置d。是以两相邻连杆的关节机模型，利用机器人运动学原理，在ADAMS环境中公垂线之间的距离表示，在垂直于关节轴线的平面实现了机器人未端点沿特定轨迹运动的功能，通过内，两相邻公垂线之间的夹角表示关节角0。以上收稿日期：2012—10—15；修回日期：2012—11—14基金项目：国家自然科学基金(61165008)；江西省教育厅项目(GJJ1203