Delta并联机器人运动学与动力学仿真研究.pdf

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1、机器人现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2013年第6期Delta并联机器人运动学与动力学仿真研究+宫赤坤，熊吉光，黄成林(上海理工大学机械工程学院，上海200093)摘要：以Delta并联机器人为研究对象，用三维设计软件Pro／E建立其样机模型，通过简化Delta并联机器人机构模型，用D—H矩阵法建立其运动学方程，得出正、逆解，给定动平台的运动轨迹进行轨迹规划，用Madab软件计算出各支链的驱动臂张角，将样机模型和计算结果导入到ADAMS软件中，添加约束驱动等，进行运动学和动力学仿真分析，所得结果与理论计算结果一

2、致，为Delta并联机器人的设计、优化和运动控制提供依据。关键词：D．H矩阵；Delta并联机器人；ADAMS软件；轨迹规划中图分类号：TP391．9文献标志码：A文章编号：1671—3133(2013)06—003l—05KinematicsanddynamicssimulationanalysisofDeltaparallelrobotGongChikun，XiongJiguang，HuangChenglin(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnolo

3、gy，Shanghm200093，China)Abstract：BasedonDeltaparallelrobot，itsmodelisestablishedbythePw／Esoftware．Throughsimplifyingtheinstitutionalmod—el，thekinematicequationsareestablishedbyD—Hmatrixmethod，andthetrajectoryisplannedaccordingtothegivenmotiontrailofthemovingplatform．Thenthedrivean

4、gleofeachbranchedchainiscalculatedinMaflab，SOthatthemodelandthecalculationresultsare‘importedtoADAMSwithconstraintanddriveadded．Finally．山ekinematicsanddynamics啪analyzedthroughsimu—lation．Accordingtotheconsistencyofthetheoreticalresultandtherealisticresult，thereferencebasesaleprov

5、idedfortheDeltaparallelrobotdesign，optimizationandmotioncontr01．Keywords：D·Hmatrix；Deltaparallelrobot；ADAMS；trajectoryplanning0引言并联机器人由动平台和静平台通过两个或两个以上分支并联而成，为多路闭环机构，其运动特点是各分支可同时接受驱动器输入，最终可以共同给出输出，具有刚度大、承载能力强、精度高、自重负荷比小及动力性能好等一系列优点。Delta并联机器人¨剖是最典型的空间正交三自由度平动的并联机构，Delta并联机器人整体结构简

6、单、紧凑，驱动部分均布于静平台，这些特点使它具有良好的运动学和动力学特性。利用虚拟样机技术，以虚拟样机代替物理样机，对建立的Delta并联机器人三维机构模型进行运动学和动力学分析，可以实现产品设计过程的全生命周期管理和产品创新设计，缩短研发周期，降低研发成本与研制风险，提高研制质量”1。·上海市教育委员会重点学科建设项目资助(J5I)503)Pro／E软件有强大的三维模型设计功能，ADAMS是专门进行运动学和动力学分析的软件，二者具有很好的兼容性。采用Pro／E和ADAMS对Delta并联机器人的虚拟设计及其仿真进行研究，实现Delta并联机器人的精确模

7、型设计和相关运动学及动力学分析。1Delta并联机器人的机械结构设计Delta并联机器人主要由静平台、动平台、驱动臂和从动臂构成。使用三维软件Pro／E画出Delta并联机器人的各个零件，然后进行装配得到完整的Delta并联机器人三维实体模型，如图1所示。图1中，上方的平台为静平台，下方的平台为动平台，静平台通过转动副与每个驱动臂连接。每条运动支链中有一个由四个球铰与杆件组成的平行四边形闭环，此闭环与驱动臂相连，三组平行四边形闭环的应用保证了动平3l2013年第6期现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)台与静平台始终保

8、持平行，消除了动平台的转动自由度，从而保留了空间的三个平动自由度。图1Delta