【正文】 向。 (2)修改剛體質(zhì)量屬性： 在圖形界面直接選擇要修改材料的部件，單擊右鍵彈出菜單，選擇 Modi～，然后在彈出的構(gòu)件特性對(duì)話框巾選擇 GeometryandDensity選項(xiàng)。此時(shí)程序要求輸入材料密度，ADAMS根據(jù)輸入的密度和構(gòu)件兒何形狀，計(jì)算質(zhì)量和慣性矩。或者選擇 Userinput選項(xiàng)，自行輸入各關(guān)節(jié)剛體質(zhì)量特性參數(shù)，這里采用的是 Geometry and MaterialType，直接在ADAMS軟件的材料庫(kù)里選取材料，在整個(gè) 6自由度機(jī)器人中．除了型材部分為鋁質(zhì)的之外，其余部件 的材料均為 45號(hào)剛，所以我們就根據(jù)這個(gè)來(lái)修改剛體的質(zhì)量屬性。 (3)簡(jiǎn)化虛擬樣機(jī)模型 為了簡(jiǎn)化虛擬樣機(jī)模型，我們將那些相互之間沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，而材料屬性又一致的零部件用布爾和操作連接在一起，這樣就大大簡(jiǎn)化了模型。注意這一步驟和上一步驟不能倒過(guò)來(lái)，這樣雖然會(huì)減少一些工作量，但是會(huì)導(dǎo)致后期仿真的失敗。對(duì)于那畫(huà) I 些相互之間沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，材料屬性不一 樣的零部件，可以用固定副來(lái)連接。這樣處理之后，整個(gè)虛擬樣機(jī)大致分為了底盤(pán)、底座、大臂、小臂、擺動(dòng)部件和旋轉(zhuǎn)部件六個(gè)部分。 (4)設(shè)置運(yùn)動(dòng)關(guān)系 接下來(lái)需要 設(shè)置各個(gè)連桿之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，其中底盤(pán)和大地固接，底座和底盤(pán)等其他各連桿之間均用旋轉(zhuǎn)副來(lái)連接，這樣處理之后的虛擬樣機(jī)模型如圖 。 陳卓：工業(yè)機(jī)器人三維設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析 20 圖 4 3 處理后機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型 ADAMS 環(huán)境下 6 自由度機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)仿真分析 對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真后，可以用曲線的形式輸出仿真結(jié)果 。在 ADAMS/View中可以測(cè)量模型的任意參數(shù)，如：物體任意點(diǎn)的位移、速度、加速度等，約束副的相對(duì)位移、相對(duì)速度、相對(duì)加速度以及 所受的力和力矩等。下面分別對(duì)工業(yè)機(jī)器人的末端點(diǎn)及中間點(diǎn)進(jìn)行速度、加速度、位移進(jìn)行曲線輸出。 設(shè)置時(shí)間為 5 秒 ,步數(shù)為 50 步，輸出圖形如圖 44 到 414所示 : 末端點(diǎn)位移曲線： 圖 4 4 末端點(diǎn)在 X 方向上的位移曲線 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 4 5 末端點(diǎn)在 Y 方向上的位移曲線 圖 4 6 末端點(diǎn)在 Z 方向上的位移曲線 末端點(diǎn)速度曲線： 圖 4 7 末端點(diǎn)在 X 方向上的速度曲線 陳卓：工業(yè)機(jī)器人三維設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析 22 圖 4 8 末端點(diǎn)在 X 方向上的速度曲線 圖 4 9 末端點(diǎn)在 X 方向上的速度曲線 末端點(diǎn)加速度曲線： 圖 4 10 末端點(diǎn)在 X 方向上的加速度曲線 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 4 11 末端點(diǎn)在 Y 方向上的加速度曲線 圖 4 12 末端點(diǎn)在 Z 方向上的加速度曲線 中間點(diǎn)位移曲線： 圖 4 13 中間點(diǎn)在 X 方向上位移曲線 陳卓：工業(yè)機(jī)器人三維設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析 24 圖 4 14 中間點(diǎn)在 X 方向上位移曲線 圖 4 15 中間點(diǎn)在 X 方向上位移曲線 中間點(diǎn)速度曲線： 圖 4 16 中間點(diǎn)在 X 方向上速度曲線 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 4 17 中間點(diǎn)在 Y 方向上速度曲線 圖 4 18 中間點(diǎn)在 Z 方向上速度曲線 中間點(diǎn)加速度曲線： 圖 4 19 中間點(diǎn)在 X 方向上加速度曲線 陳卓：工業(yè)機(jī)器人三維設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析 26 圖 4 20 中間點(diǎn)在 Y 方向上加速度曲線 圖 4 21 中間點(diǎn)在 Z 方向上加速度曲線 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 結(jié)論與展望 本文對(duì)一 臺(tái) 6 自由度 關(guān)節(jié)教學(xué)機(jī)器人進(jìn)行方案的創(chuàng)成、機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了研究和理論計(jì)算，建立了該機(jī)器人的串聯(lián) 6 桿運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)體系，及其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的多剛體動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)上述模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，給出了該機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。 本文還對(duì)該機(jī)器人系統(tǒng)做了考慮重力因素的軌跡跟蹤仿真，即借助 CATIA 實(shí)體建模功能建立該 6 自由度機(jī)器人的三維真實(shí)幾何物理參數(shù)模型，通過(guò) Pro/e 導(dǎo)入 ADAMS平臺(tái)，生成了動(dòng)力學(xué)仿真虛擬模型，并在重力環(huán)境條件下，對(duì)模型進(jìn)行了有一定程度的軌跡跟蹤仿真測(cè)試和試驗(yàn)，取得了各關(guān)節(jié)參數(shù)系列 的有價(jià)值試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 仿真試驗(yàn)及其結(jié)果表明， ADAMS 系統(tǒng)以拉格朗日第一類(lèi)方程為核心的動(dòng)力學(xué)求解模塊及其快速算法具有對(duì)各類(lèi)多剛體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的廣泛適應(yīng)性，完全適合于對(duì)多自由度機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真試驗(yàn)研究，所取得的計(jì)算結(jié)果也是完備、正確和及時(shí)的，因此在很大程度上可以取代傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論分析方法對(duì)多自由度機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面的研究。 通過(guò)一學(xué)期的設(shè)計(jì)分析，完成了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的三維設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析，但其中仍有很多不足之處，一方面是自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)不夠扎實(shí)，在加上我對(duì)機(jī)器人以前沒(méi)有什么了解導(dǎo) 致設(shè)計(jì)中存在錯(cuò)誤和缺陷；另一方面，由于我對(duì)軟件知識(shí)的欠缺，導(dǎo)致我對(duì)所設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)器人分析的還不夠全面。 在 21 世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用將更加深入，機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合將更加緊密 ，既通過(guò)虛擬試驗(yàn)和測(cè)試在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段就可以幫助設(shè)計(jì)者發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，并提出改進(jìn)意見(jiàn)，所以我們要對(duì)現(xiàn)代研發(fā)技能提出了更高的要求。在我們學(xué)好專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，還要與時(shí)俱進(jìn)，充分掌握時(shí)代發(fā)展的前沿技術(shù)，這樣才能不為社會(huì)淘汰，提高國(guó)家整體技術(shù)水平。 陳卓：工業(yè)機(jī)器人三維設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析 28 致 謝 在即將完成本科階段的學(xué)習(xí)之際，我要衷心 的感謝所有曾經(jīng)關(guān)心過(guò)我，幫助過(guò)我，支持過(guò)我的老師和同學(xué)們！ 首先特別感謝我的導(dǎo)師王雷老師對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的教導(dǎo)。在整個(gè)論文的完成過(guò)程中，包括論文的選題、研究的地點(diǎn)、進(jìn)度的安排等各個(gè)方面，王老師都給了我熱情耐心的幫助和悉心的教導(dǎo)。論文研究工作的完成，不僅是我的辛勞付出，同時(shí)也傾注了導(dǎo)師的心血與關(guān)懷。導(dǎo)師為人謙虛誠(chéng)懇、做事嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，這些將永遠(yuǎn)鞭策我、激勵(lì)我前行。再次感謝王老師在學(xué)習(xí)和生活上給予我的指導(dǎo)和幫助！ 與此同時(shí)，我要感謝 感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我們指導(dǎo)和幫助的王幼民老師和闞宏林老師。他們?cè)谡n題報(bào)告、中期答辯期間給 我們提出了真誠(chéng)的建議，在我們平時(shí)的學(xué)習(xí)中也給與我們無(wú)私的幫助！ 此外，我還要特別感謝我的父母，因?yàn)檫@四年里，他門(mén)不僅無(wú)償?shù)慕o我提供生活上的資助和鼓勵(lì)，還給了我學(xué)習(xí)上的信心和鼓勵(lì)，促使我完成學(xué)業(yè)！ 最后我對(duì)所有關(guān)心我、支持我，幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友們一并送上我衷心的感謝和祝福！ 作者：陳卓 2021 年 6 月 8 日安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 參考文獻(xiàn) [1] 吳振彪，王正家 .工業(yè)機(jī)器人 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 [2] 周伯英 .工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 [3] 李增剛 .ADAMS 入門(mén)詳解與實(shí)例 [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2021 [4] 鄭建榮 .ADMAS—虛擬樣機(jī)技術(shù)入門(mén)與提高 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [5] 日本機(jī)器人學(xué)會(huì) .機(jī)器人技術(shù)手冊(cè) [M].北京：科學(xué)出版社， 2021. [6] 孫迪生，王炎 .機(jī)器人控制技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998 [7] 熊有倫等 .機(jī)器人學(xué) [M]. 北京： 機(jī)械工業(yè) 出版社， 1993 [8] 殷際英，何廣平 .關(guān)節(jié)型機(jī)器人 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [9] 馬香峰主編 .機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué) [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1991 [10] 蔡自興 .機(jī)器人學(xué) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2021 [11] 陳定方，羅亞波 .虛擬設(shè)計(jì) [M]..北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [11] 孫杏初等 .國(guó)外典型機(jī)器人圖冊(cè) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994 [12] 邢迪雄，張琦 .基于 CATIA V5 的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真研究 [J].機(jī)器人技 術(shù)， 2021， 12（ 2） ： 4345 [13] 蘭勇，文懷興，白路 .基于 Pro/E的工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 [J].起 重運(yùn)輸機(jī)械， 2021， 8（ 1）： 6769 [14] Andreas Pott， Advances in Robot Kinematics. Boring Machine. Springer Science Business Media ， 1986 陳卓：工業(yè)機(jī)器人三維設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析 30 附 錄 附錄 A 外文文獻(xiàn)及其譯文 Workspace Determination of a Wire Robot for Industrial Applications Abstract. This paper presents the recent results from a newly designed parallel wire robot which is currently under construction. Firstly, an overview of the system architecture is given and technically relevant requirements for the realization are identified. A technique to pute and transfer an estimation of the workspace to CAD tools is presented. Furthermore, tools to solve the forward kinematics of some special configuration under realtime requirements are explored. Simulation results show the feasibility of the presented algorithms. Key words: wire robot, workspace, forward kinematics. 1 Introduction Compared to other manipulators like industrial robots and Stewart–Gough platforms, parallel wire robots are able to achieve very high velocities and accelerations. Furthermore, large workspace and high payloads are possible due to the efficient force transmission through the wires. In the last decade, a lot of research has been carried out to study both, theory (see . [3, 4, 8]) and implementation [1, 5] of these robots. A new wire robotWiRo (Figure 1a) is currently being setup at the laboratories of Fraunhofer IPA. This new robot provides six degreesoffreedom with seven wires and focuses on industrial applications in the field of material handling as well as fast pickandplace applications. The aim of the demonstrator is to implement latest techniques in kinematics and control on industrial hardware capable of working in an automation environment. Among other things, two important issues arise in the construction of a wire robot which will be the topic of this paper. Firstly, one need to quickly calculate and visualize an estimate of t