基于adams的三自由度delta機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析

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1、為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?；贏dams的三自由度Delta機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析　　引言為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管

2、理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　C(jī)器人技術(shù)發(fā)展給傳統(tǒng)的工業(yè)帶來了巨大的變化，大大的提高了社會(huì)生產(chǎn)力水平?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用的工業(yè)機(jī)器人大致可以分為串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人和并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人和混聯(lián)工業(yè)機(jī)器人。最典型的并聯(lián)機(jī)器人是Delta機(jī)器人，它是由博士于1985年提出的。其中，三自由度的Delta并聯(lián)機(jī)械手具有剛度大，承載能力強(qiáng)、重量輕、體積小、定位精確、效率高等特點(diǎn)，在包裝、分揀、輕量搬運(yùn)等生產(chǎn)工序中得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)如今為適應(yīng)越來越苛刻的產(chǎn)品質(zhì)量要求，大幅度提高企業(yè)效率，國內(nèi)外各大機(jī)器人制造廠商分別制造出各自的Delta

3、機(jī)器人。Delta并聯(lián)機(jī)器人呈現(xiàn)出高速高精、靈活性等方向的發(fā)展趨勢(shì)[。但值得指出的是，盡管近些年來不斷涌現(xiàn)出結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鮮明的并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)，但與串聯(lián)機(jī)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化水平相比，并聯(lián)機(jī)械手還存在較大差距。究其根本原因，控制層面研究成果的缺乏很大程度上影響了并聯(lián)機(jī)械手的工作性能，阻礙和限制了該類機(jī)械手在工業(yè)中的前景。目前對(duì)Delta機(jī)械手在軌跡規(guī)劃、控制策略方面還不夠成熟導(dǎo)致機(jī)械手運(yùn)動(dòng)?^程出現(xiàn)劇烈震動(dòng)，使得機(jī)械手的使用壽命降低，增加企業(yè)成本。通過對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡和路徑合理規(guī)劃，可以提高機(jī)械手的效率、穩(wěn)定性、可靠性，延長(zhǎng)使用的壽命。因此本文采用改進(jìn)修正梯形加速

4、度的方法在笛卡爾坐標(biāo)系下進(jìn)行軌跡規(guī)劃、采用虛擬樣機(jī)ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真獲得結(jié)論?！　?Delta機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)　　機(jī)械手的數(shù)學(xué)模型　　Delta機(jī)械手有三個(gè)平動(dòng)自由度，建立數(shù)學(xué)模型如圖1所示，分別以等邊三角形AClC2C3中心O和AAlA2A3中心0建立靜平臺(tái)坐標(biāo)系O-XYZ和動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)系o-xyz。其中，x軸沿著主動(dòng)臂C1B1方向建立，z軸與靜平臺(tái)垂直并指向上，Y軸的方向根據(jù)右手定則確定。動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)系的建立同理。機(jī)械手的主要參數(shù)有主動(dòng)臂長(zhǎng)度，從動(dòng)臂長(zhǎng)度為，靜平臺(tái)外接圓半徑為R，即動(dòng)平臺(tái)外接圓半徑為相互之間夾角為e=120°，靜平臺(tái)與主動(dòng)

5、臂之間的夾角。對(duì)于并聯(lián)機(jī)器人，位置逆解即為已知機(jī)構(gòu)末端運(yùn)動(dòng)位置情況下，求解主動(dòng)臂所需轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。　　Delta機(jī)械手逆解分析　　根據(jù)小節(jié)建立的靜平臺(tái)坐標(biāo)系，獲得靜平臺(tái)與主動(dòng)臂之間關(guān)節(jié)Ci位置矢量為：　　最終根據(jù)機(jī)械手的末端位置坐標(biāo)可以獲得主動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)角度即伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)臂轉(zhuǎn)過的角度e=2arctan?！　?Delta機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡路徑規(guī)劃　　軌跡規(guī)劃為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！?/p>

6、教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　C(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡是指機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中的位移、速度、加速度。規(guī)劃軌跡顧名思義就是按照任務(wù)要求，計(jì)算出運(yùn)動(dòng)軌跡。笛卡爾坐標(biāo)系下軌跡規(guī)劃是任務(wù)層規(guī)劃，具有直觀、便捷的優(yōu)點(diǎn)，直接對(duì)機(jī)械手的位姿進(jìn)行規(guī)劃，但需要將笛卡爾空間的位姿轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)角度，涉及大量的運(yùn)動(dòng)逆解。Delta機(jī)械手作為并聯(lián)機(jī)器人逆解比較容易求解，小節(jié)已給出。機(jī)械手軌跡規(guī)劃的目的是給定位移和最大加速度的前提下，優(yōu)化

7、其末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡，使運(yùn)行時(shí)間和機(jī)械振動(dòng)趨于最小。那么至少滿足以下兩個(gè)條件：末端執(zhí)行器起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)速度、加速度都為零。位移對(duì)時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，且三階導(dǎo)數(shù)有上界。張祥等人計(jì)算比較過，采用修正梯形加速度是在位移、最大加速度相同的情況下，運(yùn)行周期最短，在整個(gè)軌跡過程中快速、平穩(wěn)、沒有剛性沖擊。對(duì)修正梯形加速度曲線求導(dǎo)獲得躍度曲線，會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)附近存在躍度突變，這會(huì)帶來柔性沖擊，影響機(jī)械手運(yùn)行穩(wěn)定性。為了消除沖擊，對(duì)修正梯形加以改進(jìn)后的加速度表達(dá)式為：　　如圖2所示，將amax單位化后進(jìn)行改進(jìn)前后加速度對(duì)比，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后加速度

8、在運(yùn)行的始末兩端明顯變的平緩?！　?duì)加速度積分得到速度變化曲線，對(duì)速度積分得到位移曲線，分別如圖3，圖4所示?！　÷窂揭?guī)劃為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)