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基于ADAMS的四自由度机械手运动学仿真 基于ADAMS的四自由度机械手运动学仿真

格式:word 上传:2022-06-25 14:56:19

《基于ADAMS的四自由度机械手运动学仿真》修改意见稿

1、“.....只能建些简单的模型。所以本文先采用专业的软件建立机械手的机构模型,然后通过口模块导入中进行运动学仿真。整个仿真流程如图所示用建立三维模型转换成机构模型添加运动约束及驱动给定机械手参数运动学仿真,观察结果满意输出结果图仿真计算流程模型建立利用建立机构模型图即为在软件中所建立的机械手机构模型。假设各杆件质量分布匀,且为刚体,图中可以清楚地看到该机械手由机座腰部大臂小臂手腕以及夹持器几部分构成,其中腰部与机座之间大臂与腰部之间小臂与大臂之间分别通过旋转关节连接。此三个关节的作用是使与其连接的杆件构成相对转动,即机械手的三个自由度,它们决定了机械手末端在空间中的位置,机械手的腕部有两个旋转关节连接,包含滚转和俯仰共两个自由度,他们决定了机械手在空间中的姿态。机械手的技术参数如表所示。图机械手模型表机械手的技术参数关节数关节类型关节变量范围腰部回转大臂俯仰小臂俯仰腕部回转腕部俯仰该机械手可看作个开式运动链,由连杆通过转动关节串联而成。开链的端固定在地面基座上......”

2、“.....安装着工具或称为末端执行器,用来完成各种作业。整个机械手的运动是由分别安装在每个旋转关节上的步进电机驱动,经谐波减速器减速后带动连杆转动,只要给定各个关节的角度值,机械手就可以以定姿态运动到指定位置。如果给定机械手初态和末态位置坐标,也可以测出机械手各关节角度值及其随时间的变化规律曲线。在创建模型之前,最好定义各种材料的零件的模板。在建模过程中,严格按照零件材料选用模板,可以减少输入密度的工作。对于各种电机,传感器等多种材料的不见,需要计算出密度并输入相应的模型中。下面给出机械手的装配图。如图所示图机械手装配图在装配过程中,对有运动关系的零件之间,在中使用关节装配方式,可以省去部分在中工作。在添加约束的过程中,需要详细的定义各种运动副,本文中主要是转动副和旋转副。仿真模型等效转换我们利用与软件的接口,将机构模型转入中。由于和来自两个不同的公司,两者间属有缝连接,两者间不同的图形格式在转换时些图形元素可能会丢失,此时需要返回并做相应的修改,进步完善模型......”

3、“.....对于本论文中的机械手主要包括固定副,关节的旋转副及驱动,各部件的约束关系尽可能与实际系统相致,最终形成系统的虚拟样机。此时的样机包含两部分,部分为大地固定件模型,另部分为运动件模各坐标方向的速度,各坐标方向的加速度。同理,对式求阶,二阶导数,即可以得到在已知点位置的情况下,综合限定条件就得到机械手各转动臂的角度角速度角加速度,以及平移的距离速度加速度。在创建模型之前,最好定义各种材料的零件的模板。在建模过程中,严格按照零件材料选用模板,可以减少输入密度的工作,对于各种电机,传感器等多种材料的部件,需要计算出密度并输入相应的模型中。在装配过程中,对有运动关系的零件之间,在中使用关节装配方式,可以省去部分在中工作,在添加约束的过程中,需要详细的定义各种运动副,本文中主要是旋转副和移动副。结束语本文介绍的方法,通过对四自由度机械手的运动学仿真分析,使机械手的整个运动过程直观明了,同时测量了手部末端的位移速度随时间的变化曲线,及腕关节的驱动力......”

4、“.....此技术可以进步指导机械手的其他控制方面,如轨迹规划,最优路径选择,误差补偿控制等各个方面,简化了设计过程,缩短了设计周期,减少开发费用,提高了产品的品质。研制工业机械手越来越受到人们的关注,对机械手的研究也是日新月异。可以想象,未来的工业机械手势必会有下面几种发展趋势工业机械手性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修,而单机价格不断下降。机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机,国外已有模块化装配机器人产品问市。工业机械手控制系统向基于机的开放型控制器方向发展,便于标准化网络化,器件集成度提高,控制柜日见小巧,且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操作性和可维修性。机械手应用普及,机器人化机械开始兴起。参考文献林清安野火中文版动态机构设计与仿真电子工业出版社,孙江宏,黄小龙,罗琨等野火版入门与提高清华大学出版社郑建荣虚拟样机技术入门与提高北京机械工业出版社苏厚合,黄胜杰......”

5、“.....邢俊文等实例教程北京理工大学出版社柳洪义,宋伟刚器人技术基础冶金工业出版社王炎,田世昌,孙光伟等工业机器人控制自动化技术与应用,王刚,孙学俭机械手运动学仿真问题北京石油化工学院学报,邹培海基于的水下机械手研究机械工程师,陈幼平,马志艳,袁楚明,周祖德六自由度机械手三维运动仿真研究计算机应用研究,郑湘军,唐焱基于和的悬架与转向系统的仿真分析北京汽车,谭志飞,黄辉先基于和的机械手运动学仿真机械工程师,梁正文,张云娟和的结合在汽车四轮转向模式仿真中的应用汽车与船舶,魏跃远,王文瑞实体建模范例全程表现科学出版社杨晋生铲土运输机械设计北京机械工业出版社邱铭军,赵航,姚培软件及其应用筑路机械与施工机械化,致谢在本次论文的设计过程中,我运用了以前所学的相关专业知识,查阅了许多有关机械手方面的书籍。在指导老师不辞辛劳的指导和我们这个小组几位同学的帮助下,我顺利地完成了这次毕业设计。论文的完成,虽然凝聚着自己的辛勤与汗水......”

6、“.....没有指导老师不厌其烦的指导,没有同学们的热心帮助,只凭自己的努力,这次论文的质量就定会大打折扣。在此,向帮助过我的老师和同学们,表示衷心的感谢各关节的连接关系可以在的信息窗口中看到。接下来就可以进行仿真分析了。仿真仿真设置本次仿真主要观察在给定机械手五个关节角的值后,让机械手的末端达到定位姿,要求机械手的前三个关节先动,之后腕部关节再旋转调整姿态。首先定义的运动可以是与时间有关的位移速度和加速度,默认状态下运动的速度定义为常数。我们可以通过三种方法自定义运动值输入移动或旋转的速度。在默认情况下,输入的转速单位为度单位时间,输入的移动单位为长度单位时间。使用函数表达式。输入自编函数子程序的传递参数。还可以编个子程序定义非常复杂的运动,此时,在参数栏输入的是传递给子程序的参数,本次仿真使用的是第二种方法,输入函数。提供了很多函数,这里使用五个函数来定义五个旋转副的运动。具体如下设定仿真时间为,仿真步数为。仿真结果在仿真结束后,进行测量输出。提供了两种类型的测量......”

7、“.....如构件点柔性件力运动副等对象的位移速度和加速度动能和势能力等有关信息另种是用户自定义的测量。的测量功能非常广泛,不仅可以在仿真分析过程中跟踪绘制感兴趣的变量,以便跟踪了解仿真分析过程,同时还可以在仿真分析结束后绘制有关变量的变化线。在这里我们测量手部末端随时间的位移变化,得图所示曲线图。图中可以清楚地看到机械手臂全部位移大部分集中在第秒内,也就是说,要腰关节,肩关节,肘关节的旋转已经基本达到所需位置,而腕部的滚转俯仰两关节的作用是对手部姿态做调整,位移的变化并不大。图手部末端位移曲线图图为机械手末端速度变化曲线图,可以看到与实际情况是非常吻合的。图机械手末端速度变化曲线图运动学仿真后,还可测出各个关节上的驱动力,这里只给出腕关节的驱动力曲线图,如图。图腕部驱动力曲线图运动学分析建立坐标系如图所示,建立坐标系图三转动平移机械构型图运动学分析建立的坐标系,点为机座定位点,以点为原点建立坐标系,此坐标系即为世界坐标系在点建立机械手坐标系,指向杆......”

8、“.....按右手笛卡尔坐标系确定轴方向在点建立坐标系在点建立坐标系,其中指向方向在点建立坐标系,其中指向方向,点工作点在中的坐标为。从工件坐标系向世界坐标系的变换如下式其中为长度,为段长度,为长度,为间的距离,变量以表示,以表示变量,则可以用如下式表达式由此可以解出末端坐标系相对于世界坐标系的位姿运动,反解主要是求解位姿运动方程的反问题,是由机械手的笛卡尔空间到关节空间的逆变换,即求解,的过程。此时,由于只有三个方程,但却有个变量,即由于三转动平移,共四个自由度导致可以出现无穷解因此般机械手在运动反解的过程中,都需要限定其他的条件,以在无穷解中选取有穷解,这种限定条件般为行程最短,功率最省,受力最好,回避障碍或机械手在工作位置臂相对世界坐标系成固定夹角等,有时候数种限定条件起添加,以获得最优解。假设此处使用臂与世界坐标系成固定夹角和最小为原则,即且取最小值。由式综合,即可以求出运动方程的反解ƒˉ对式求阶二阶导数,即可以得到在已知......”

9、“.....对三维模型的处理的三维模型创建功能特征造型是几何造型技术的发展,它对诸如零件形状尺寸工艺功能等相关信息的综合描述更直观和更具工程含义。基于特征的造型系统般先将大量的标准特征或用户自定义特征存入数据库,在设计阶段调用特征库中的特征作为基本造型单元进行建模,再逐步输入几何信息工艺信息,建立零件的特征数据模型,并将其存入数据库。基于特征的造型方法大大地提高了设计效率和质量,同时在设计过程中设计人员可方便地进行特征的合法性相关性检查,便于组织复杂的特征。特征建模过程实际上是系列特征的累加过程。在三维建模中主要有以下种特征实体特征它是构建三维模型的基本单元和主要设计对象。实体特征可以是正空间特征如实体的突出部分,也可以是负空间特征如实体上的孔槽等。在中,根据建模方式和原理的差异,把实体特征进步分为基础特征和工程特征。基础特征是三维模型设计的起点,包括拉伸特征旋转特征扫描特征和混合特征等工程特征是在基础特征上的附加特征,它的创建依赖于已存在的基础特征,是有定工程应用价值的特征......”

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