基于虚拟样机技术的六自由度机械手建模与仿真.pdf

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1、机械设计与制造第7期178MachineryDesign&Manufacture2013年7月基于虚拟样机技术的六自由度机械手建模与仿真孙群，张龙，赵颖(聊城大学汽车与交通工程学院，山东聊城252059)摘要：六自由度机械手广泛地应用于工业、农业等领域中，发挥着重要的作用。为此，设计了一种六自由度机械手，并基于虚拟样机技术进行了建模与仿真。首先。利用Pro／ENGINEER软件，建立了一种六自由度机械手机械系统的三维模型；其次，利用Pro／ENGINEER的模块对机械手进行了虚拟装配；接着，采用专用接口模块Mec

2、hanism／Pro将模型导入动力学仿真软件MSC．ADAMS；之后．利用MSC．ADAMS软件对机械手进行虚拟样机动力学干涉检查，验证运动锁止位置的合理性并绘制出相关特性曲线，为加工六自由度机械手物理样机提供了依据。关键词：六自由度；机械手；虚拟样机技术；ADAMS；动力学仿真中图分类号：TH16；TP242文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)07—0178—04ModelandSimulationfora6-DOFManipulatorbasedonVirtualMachineTechnol

3、ogySUNQun，ZHANGLong，ZHAOYing(SchoolofAutomobile&Transportation，LiaochengUniversity，ShandongLiaocheng252059，China)Abstract：Manipulatorswithsixfreedomdegreesol'ewidelyusedinindustry，agricultureandother胁andplay(1，limportantrole．Fin@，itdesigneda6-DOFmanipulatorme

4、chanicalsystembasedonPro／Esoftw~J'e．Secondly，avirtualossemblyofrobotWascompletedtotesttheinte~ferertceoftheparts．OnthebaseofthedesigntothepartsofthemanipulatorusedPro／Eso,wareandspecialMechanism／Promodel，themanipulatormodelCanbeimportedtoADAMSsoftwareforinte咖

5、fencechecking，verifyingtheaccuracyandprecisionsofthelocklocation．Bythiswaytherelevantcharacteristiccurvesofdynamicsimulationc帆bedrawnandtheirrationalpartofthemanipulatorCanbeimproved．Uhimately．itprovidedthebasisforthemachiningofthephysicalprototypeofmanipulat

6、orwithsixdegrees．KeyWords：SixDegreesofFreedom；Manipulator；VirtualPrototypingTechnology；ADAMS；DynamicSimulation1引言六自由度机械手广泛的应用于工业、农业等领域，六自由度机械手的运动和仿真分析得到研究。根据具体用途的不同，六自由度机械手会有不同的表征形式if,-81。采用Pro／E三维建模软件建立了一种六自由度机械手的机械模型，随后应用MSC．ADAMS动力学分析软件，对机械手进行动力学仿真和分析。图1六自

7、由度机械手的机械原理框图2六自由度机械手机械系统建模Fig．1MechanicalPrincipleBlockDiagramof2．1机械手自由度的选择theSixDegreeofFreedomManipulator机械手运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为2．2机械手系统设计要求机械手系统由机械本体结构、伺服驱动系统、计算机控制系机械手的自由度。自由度是机械手设计的关键参数，自由度越多，统、传感系统和通信接口等部分组成。六自由度机械手的关节，由机械手的灵活性越大、通用性越广，但其结构也越复杂。在考虑机

8、不同型号伺服电机和步进电机驱动，构成转动关节和移动关节。Z械手用途、成本及技术难度等问题后，选择机械手的自由度为六(i-0，1，2，3，4)表示旋转副旋转设计，D．、D：为移动副移动设计。个，末端执行器可以自由开合，能够完成物体的抓、移、放等动作，Motion1、2、3、4、5、6关节均由伺服电机驱动，关节的转角分别为六自由度机械手的原理框图，如图1所示。范围为：0。≤陇