基于Matlab与ADAMS的机械臂运动学建模与仿真.pdf

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1、机械工程师MECHANlCALENGINEER基于Ma们ab与ADAMS的机械臂运动学建模与仿真王涛。吴良凯。王春丽。孙建滨(山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590)摘要：为实现机械臂在工作过程中的自动化，以及提高机械臂在实际应用中的定位精度，基于修正后的D—H法对机械臂进行了运动学正解理论推导，进而求解出机械臂的雅可比矩阵。分别通过Matlab理论计算与ADAMS虚拟样机仿真得到机构末端的位移变化曲线，验证了所建运动学理论模型的正确性。该研究不仅为机械臂的自动化设计和精确定位提供了理论指导，也为机械臂的受力分析提供了参考。关键词：机械臂：运动学正

2、解；自动化；Matlab；ADAMS；雅可比矩阵中图分类号：TP3917；TH21文献标志码：A文章编号：1002—2333(2017)01—0058—03KinematicsModelingandSimulationofMechanicalArmBasedonMatlabandADAMSWANGTao，WULiangkai，WANGChunli，SUNJianbin(Collegeofmechanicalandelectronicengineering,ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao26659

3、0，China)Abstract：Inordertoachievetheautomationoftheworkpieceon—streamandimprovethepositionalaccuracyofthemechanicalarminpracticalapplication，thispaperanalyzesthekinematicspositivesolutionofmechanicalarmbasedontheaajustedD—Hmethod．andsolvestheJacobimatrixofthemechanicalarm．Displaceme

4、n{curvesoftheagencyendexecutorareobtainedusingMatlabtheoreticalcalculationandADAMSvirtualprototypingsimulationCorrectnessofthekinematicsmodelisverified．Thisresearchcannotonlyprovidetheoreticalbasisforautomationdesignandaccuratepositioningbutalsoprovidereferencefortheforceanalysisoft

5、hemechanicalarm．Keywords：mechanicalarm；forwardkinematics；automation；Matlab；ADAMS：Jacobimatrix0引言平衡机械臂是机械生产过程中应用最广泛的助力工具之一，对于一些劳动强度大、危险性比较高、实现精确移动定位的工艺生产流程环节中，平衡机械臂弥补了这些缺陷，帮助人类完成艰难、危险以及大量重复性劳动工作，提高了劳动生产率，完善了产品质量㈣。对机械臂的运动学分析【3]，为机械臂的自动化设计以及精确定位提供理论基础。1气动平衡机械臂的结构设计机械臂又称助力器、平衡吊和省力吊具，是～种

6、无重力手动搬运机构。根据机械臂结构形式分为软索型和硬臂型两种形式。硬臂式机械臂应用场合是有转矩产生且无法使用气动平衡吊或软索式的情况。硬臂式机械臂又分为悬挂式和立柱式。悬挂式一般用在地面空间有限的情况下，立柱式一般用于部件自下而上组装以及厂房高度有限的情况下[4,7J。根据实际需要，本论文分析的对象选择立柱式硬臂型机械臂，如图1所示。目前为止，市场上的机械臂以助力和平衡为主，可实现自动化的机械臂很少，因此在平衡机械臂的基础上加入自动化，实现在固定工作岗位既可以辅助工人进行复杂工作，又可实现简单重复性工作的自动化。根据机械臂驱动方式不同，分为纯机械传动、液压、气

7、动和电动4种方式圈。从工作效率、运行环境、经济成本以及工作效率等方面进行综合考虑，该机械臂选择气动驱动方式。2机械臂的运动学分析[12]李学斌，朱学康．潜艇耐压圆柱壳的多目标优化设计[J]．中国造船，2009，50(1)：10—18．[13]于彦江，张志刚，徐行，等．深海耐压仪器舱的设计[J]．海洋技术，2010，29(2)：33—35．[14]潘治．深海潜器耐压圆柱壳结构计算和校核方法研究[J]I海洋技术，2008，27(2)：83—87．[15]黄加强，陈杰．宽扁型环肋骨圆柱壳强度和稳定性分析[J]舰船科学技术，2015，37(9)：7—11．(编辑明涛)

8、作者简介：昊正伟(1981一)，男，硕