基于adams的機(jī)器人動力學(xué)仿真研究

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1、北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文基于ADAMS的機(jī)器人動力學(xué)仿真研究姓名:方琛瑋申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):檢測技術(shù)與自動化裝置指導(dǎo)教師:劉曉平20090214基于ADAMS的機(jī)器人動力學(xué)仿真研究摘要一般而言,多關(guān)節(jié)通用機(jī)器人的動力學(xué)分析可歸屬于具有理想約束的完整系統(tǒng)和多剛體動力學(xué)的范疇,對機(jī)器人做動力學(xué)分析的主要目的有兩個:其一,是用于優(yōu)化控制,通過引入基于機(jī)器人動力學(xué)特性的控制規(guī)律,改善機(jī)器人控制的動態(tài)和靜態(tài)品質(zhì),實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的軌跡跟蹤;其二,是用于優(yōu)化結(jié)構(gòu),一個合理設(shè)計的機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)該具有盡可能輕的非線性耦合性和采用恰如其分的驅(qū)動力。本文的任務(wù)是完成上述目標(biāo)的基礎(chǔ)性部分,即對一臺6自由度機(jī)器人

2、進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)計算,并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真分析。所完成的主要工作包括,建立了該機(jī)器人的串聯(lián)桿運(yùn)動坐標(biāo)體系,及其等效簡化結(jié)構(gòu)的多剛體動力學(xué)模型,對上述模型進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析,給出了該機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動方程,并導(dǎo)出了其簡化結(jié)構(gòu)多剛體系統(tǒng)的第二類動力學(xué)方程組。在此基礎(chǔ)上,還運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對該機(jī)器人系統(tǒng)做了考慮重力影響的運(yùn)動學(xué)仿真,即:先借助PRO/E的參數(shù)化建模功能建立了該6自由度機(jī)器人的虛擬三維實(shí)體模型,并將該虛擬機(jī)器人導(dǎo)入ADAMS平臺,再參照機(jī)器人實(shí)際的幾何參數(shù)、物理特性以及約束條件,建立了該機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)仿真模型,并在有重力作用下,進(jìn)行空間軌跡跟蹤的仿真,獲取了一系列的重要結(jié)果

3、,為優(yōu)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)和提升控制品質(zhì)的后續(xù)研究工作提供有價值的數(shù)據(jù)信息。上述工作還表明,與其他借助各種編程語言搭建仿真平臺和進(jìn)行仿真的做法相比,采用虛擬樣機(jī)技術(shù)可將所有仿真任務(wù)有機(jī)地結(jié)合在一起,從而可以極大地提高工作效率,避免了其他做法存在的編程過程復(fù)雜、費(fèi)時費(fèi)力、對研究人員要求高、通用性不高和為不同項(xiàng)目搭建不同平臺的缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞:機(jī)器人動力學(xué)分析ADAMS動力學(xué)仿真TheDynamicAnalysisoftheRobotBasedonADAMSVirtualConsoleAbstractGenerallyspeaking,thedynamicanalysisofGeneralSystem

4、StructureofMulti-jointRobotbelongstothecategoryofholonomicsystemontheconditionofidealconstraintandmulti—rigidbodysystemdynamics.Themainsubjectsofstudyonrobotsdynamicsshownastwo:Thefirstistooptimalcontrol,thatistosay,toimprovethedynamicandstaticqualityofrobotcontrol,andtoimplementefficientlytraje

5、ctorytrackingbasedonthecontrollogicofrobotdynamiccharacteristics;thesecondisstructureoptimization,areasonabledesignedrobotsystemshouldhaveaslightaspossiblenonlinearandcoupling,adoptthemostappropriatedrivingforce.Thispaperdealswiththebasicpartoftheabovegoals.Thatistocarryoutthekinematicdanfdynami

6、ccalculationoftheGeneralSystemStructureof6-DOFRobotbyourlab,andmakecorrespondingsimulationanalysis.Inthispaper,themotionreferencecoordinatesystemofserial6-1inkmanipulatorandthesimplified·-structureofthemulti·-rigidbodydynamicsmodelhavebeenestablished.Afterkinematicanddynamicanalysis,itthekinemat

7、icequationispresented.dynamicsimulationoftherobotsystemisalsocarriedoutbyutilizingADAMSvirtualprototypetechnology.takingtheinfluenceofgravityloadaccount:Firsty,basedonthe3DparametricmodelingofPro/E,the3Dentitymodelofthe6-DOF

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