基于ADAMS的工业机器人大臂关节运动学分析.pdf

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1、基于ADAMS的工业机器人大臂关节运动学分析李伟光，刘建华(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)KinematicAnalysisforIndustrialRobotArmJointBasedontheADAMSLIWei—guang．LIUJian—hua(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)摘要：针对现有工业机器人电机与减速机选

2、型icanalysis；dynamiccharacteristic的不合理，运用三维软件对机器人建立实体模型，利用ADAMS对其大臂关节进行动态特性分析，得到O引言其在极限位置的力矩和功率曲线。由曲线可知大臂关节处所需的最大功率为288W，最大扭矩为417机器人运动过程中，各关节之间相互运动，所以很难精确获取各个关节承受的扭矩和所需的驱动功N·m，现有电机功率利用率只有16。提出大臂率，以往对于电机和减速器的选型多为经验法。经电机以及减速器选型优化方案，将电机功率利用率验法在电机和减速器选型时候相对盲目和保

3、守。现提高到64。已普遍采用动力学分析软件来解决这类问题。机械关键词：工业机器人；ADAMS；运动学分析；动系统动力学自动分析软件ADAMS是由美国MDI态特性公司开发的虚拟样机分析软件，它集建模、求解和可中图分类号：TP242．2；TH39视化技术于一体[1]。某型机器人运动时，由于大文献标识码：A臂、拉杆、小臂、手腕及气爪的质心相对大臂关节的位置不断变化，导致绕其旋转的转动惯量不断变化，文章编号：1001—2257(201O)05—0067—03从而影响大臂关节所需承受的扭矩[3]。由于大臂关Abstr

4、act：Toimprovetheunreasonablemotor节驱动负载较大，本文结合ADAMS主要分析此关andreducerselectionoftheexistingindustrialro～节的运动学特性。bot，thethree—dimensionalmodelingsoftwareandtheautomaticdynamicanalysisofmechanicalsys-1机器人三维模型terns(ADAMS)areusedtoanalyzethearmjiontof某型机器人大臂、拉杆、小

5、臂、手腕及手爪绕大theindustrialrobot．Thetorquecurveandpower臂关节转动，其三维模型如图1所示。大臂电机连curveoftheindustrialrobotarmjiontareachieved电机whenthedynamiccharacteristicanalysisisdoneontherobot’Slimitedpositions．Thecurvesillustratethatthemaxpowerneededonthearmjiontis288驱动杆Wandth

6、emaxtorqueis417N·mwhichmeans大臂thatthepowerutilizationisjust16％．Theoptimi—电机zationschemeoftheselectionofthearmmotorand电机减速器大臂reducerisadvancedbasedontheanalysis，andthe拉杆powerutilizationisincreasedto64．Keywords：industria1robotADAMS；kinemat一收稿日期：2010一Ol一07图1机

7、器人三维模型《机械与电子~2010(5)接大臂电机减速器，通过法兰固定在腰部支架上，大绕其旋转的转动惯量随着机器人运行位姿不同而变臂关节连接大臂连接块，驱动大臂转动。小臂铰接化，所以，大臂关节的动态特性亦不同，现对机器人在大臂上，小臂电机通过小臂驱动杆以及拉杆驱动两个极限位置进行动态分析。在大臂关节施加运动小臂运动。其中大臂绕其回转中心的运动范围为一激励STEP(TIME，0，0，0．3，50D)，类型选Veloci—1l6。～71。。ty，机器人的其他关节不施加运动激励，将仿真步数设为200。2机器人极限

8、位置3．1极限位置1启动时其扭矩曲线、功率曲线机器人的极限位置姿势如图2和图3所示。如机器人在极限位置1开始运动时大臂关节的扭图2所示，第1种极限位置为后仰姿态。小臂驱动矩变化曲线如图4所示。从图4可以看出，随着机杆与水平线成一38。角，大、小臂成57。角，大小臂均器人的运动，大臂关节扭矩处于变化之中。在0～处于机器人后仰时极限位置，机器人运动结构部件0．15S之间，大臂关节扭矩从282N·m逐渐增大的重心在极限