【正文】 將文件導(dǎo)入到 ADAMS 中 導(dǎo)入之后的文件如圖 5． 6所示： 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 4 2 6 自由度機器人的虛擬樣機模型 接下來對模型和仿真環(huán)境進行一些必要的處理和修改： (1)設(shè)置重力： 選擇設(shè)置菜單中的重力 Grivity，單擊這一選項，把重力設(shè)置成正確的方向。 (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)件特性對話框巾選擇 GeometryandDensity選項。此時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，計算質(zhì)量和慣性矩?；蛘哌x擇 Userinput選項，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軟件的材料庫里選取材料，在整個 6自由度機器人中．除了型材部分為鋁質(zhì)的之外，其余部件的材料均為 45號剛，所以我們就根據(jù)這個來修改剛體的質(zhì)量屬性。 (3)簡化虛擬樣機模型 為了簡化虛擬樣機模型，我們將那些相互之間沒有運動，而材料屬性又一致的零部件用布爾和操作連接在 一起，這樣就大大簡化了模型。注意這一步驟和上一步驟不能倒過來，這樣雖然會減少一些工作量，但是會導(dǎo)致后期仿真的失敗。對于那畫 I 些相互之間沒有運動，材料屬性不一 樣的零部件，可以用固定副來連接。這樣處理之后，整個虛擬樣機大致分為了底盤、底座、大臂、小臂、擺動部件和旋轉(zhuǎn)部件六個部分。 (4)設(shè)置運動關(guān)系 接下來需要設(shè)置各個連桿之間的運動關(guān)系，其中底盤和大地固接，底座和底盤等其他各連桿之間均用旋轉(zhuǎn)副來連接，這樣處理之后的虛擬樣機模型如圖 。 陳卓：工業(yè)機器人三維設(shè)計與運動分析 20 圖 4 3 處理后機器人的虛擬樣機模型 ADAMS 環(huán)境下 6 自由度機器人的動力學(xué)仿真分析 對機器人的運動進行仿真后，可以用曲線的形式輸出仿真結(jié)果 。在 ADAMS/View中可以測量模型的任意參數(shù)，如：物體任意點的位移、速度、加速度等，約束副的相對位移、相對速度、相對加速度以及所受的力和力矩等。下面分別對工業(yè)機器人的末端點及中間點進行速度、加速度、位移進行曲線輸出。 設(shè)置時間為 5 秒 ,步數(shù)為 50 步，輸出圖形如圖 44 到 414 所示 : 末端點位移曲線： 圖 4 4 末端點在 X 方向上的位移曲線 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 4 5 末端點在 Y 方向上的位移曲線 圖 4 6 末端點在 Z 方向上的位移曲線 末端點速度曲線： 圖 4 7 末端點在 X 方向上的速度曲線 陳卓：工業(yè)機器人三維設(shè)計與運動分析 22 圖 4 8 末端點在 X 方向上的速度曲線 圖 4 9 末端點在 X 方向上的速度曲線 末端點加速度曲線： 圖 4 10 末端點在 X 方向上的加速度曲線 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 4 11 末端點在 Y 方向上的加速度曲線 圖 4 12 末端點在 Z 方向上的加速度曲線 中間點位移曲線： 圖 4 13 中間點在 X 方向上位移曲線 陳卓：工業(yè)機器人三維設(shè)計與運動分析 24 圖 4 14 中間點在 X 方向上位移曲線 圖 4 15 中間點在 X 方向上位移曲線 中間點速度曲線： 圖 4 16 中間點在 X 方向上速度曲線 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 4 17 中間點在 Y 方向上速度曲線 圖 4 18 中間點在 Z 方向上速度曲線 中間點加速度曲線： 圖 4 19 中間點在 X 方向上加速度曲線 陳卓：工業(yè)機器人三維設(shè)計與運動分析 26 圖 4 20 中間點在 Y 方向上加速度曲線 圖 4 21 中間點在 Z 方向上加速度曲線 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 結(jié)論與展望 本文對一 臺 6 自由度關(guān)節(jié)教學(xué)機器人進行方案的創(chuàng)成、機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并對運動學(xué)和動力學(xué)問題進行了研究和理論計算，建立了該機器人的串聯(lián) 6 桿運動坐標(biāo)體系，及其簡化結(jié)構(gòu)的多剛體動力學(xué)模型，對上述模型進行了運動學(xué)和動力學(xué)分析 ，給出了該機器人系統(tǒng)的運動方程。 本文還對該機器人系統(tǒng)做了考慮重力因素的軌跡跟蹤仿真，即借助 CATIA 實體建模功能建立該 6 自由度機器人的三維真實幾何物理參數(shù)模型，通過 Pro/e 導(dǎo)入 ADAMS平臺，生成了動力學(xué)仿真虛擬模型，并在重力環(huán)境條件下，對模型進行了有一定程度的軌跡跟蹤仿真測試和試驗，取得了各關(guān)節(jié)參數(shù)系列的有價值試驗數(shù)據(jù)。 仿真試驗及其結(jié)果表明， ADAMS 系統(tǒng)以拉格朗日第一類方程為核心的動力學(xué)求解模塊及其快速算法具有對各類多剛體動力學(xué)問題的廣泛適應(yīng)性，完全適合于對多自由度機器人系統(tǒng)進行運動學(xué)和動 力學(xué)仿真試驗研究，所取得的計算結(jié)果也是完備、正確和及時的，因此在很大程度上可以取代傳統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)理論分析方法對多自由度機器人系統(tǒng)進行運動學(xué)和動力學(xué)方面的研究。 通過一學(xué)期的設(shè)計分析，完成了對工業(yè)機器人的三維設(shè)計與運動分析，但其中仍有很多不足之處，一方面是自己的專業(yè)知識不夠扎實，在加上我對機器人以前沒有什么了解導(dǎo)致設(shè)計中存在錯誤和缺陷；另一方面，由于我對軟件知識的欠缺，導(dǎo)致我對所設(shè)計的工業(yè)機器人分析的還不夠全面。 在 21 世紀(jì)，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用將更加深入，機械產(chǎn)品開發(fā)與計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 的結(jié)合將更加緊密 ，既通過虛擬試驗和測試在產(chǎn)品開發(fā)階段就可以幫助設(shè)計者發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并提出改進意見，所以我們要對現(xiàn)代研發(fā)技能提出了更高的要求。在我們學(xué)好專業(yè)基礎(chǔ)知識的同時，還要與時俱進，充分掌握時代發(fā)展的前沿技術(shù)，這樣才能不為社會淘汰，提高國家整體技術(shù)水平。 陳卓：工業(yè)機器人三維設(shè)計與運動分析 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)心過我，幫助過我，支持過我的老師和同學(xué)們！ 首先特別感謝我的導(dǎo)師王雷老師對我畢業(yè)設(shè)計的教導(dǎo)。在整個論文的完成過程中，包括論文的選題、研究的地點、進度的安排等各個方面，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，同時也傾注了導(dǎo)師的心血與關(guān)懷。導(dǎo)師為人謙虛誠懇、做事嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，這些將永遠(yuǎn)鞭策我、激勵我前行。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，我要感謝 感謝畢業(yè)設(shè)計中給予我們指導(dǎo)和幫助的王幼民老師和闞宏林老師。他們在課題報告、中期答辯期間給我們提出了真誠的建議，在我們平時的學(xué)習(xí)中也給與我們無私的幫助！ 此外，我還要特別感謝我的父母，因為這四年里，他門不僅無償?shù)慕o我提供生活上的資助和鼓勵，還給了我學(xué)習(xí)上的信心和鼓勵，促使我完成學(xué)業(yè)！ 最后我對所有關(guān)心我、支持我，幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們一并送上我衷心的感謝和祝福！ 作者：陳卓 2022 年 6 月 8 日安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 參考文獻(xiàn) [1] 吳振彪，王正家 .工業(yè)機器人 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2022 [2] 周伯英 .工業(yè)機器人設(shè)計 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1995 [3] 李增剛 .ADAMS 入門詳解與實例 [M].北京： 國防工業(yè)出版社， 2022 [4] 鄭建榮 .ADMAS—虛擬樣機技術(shù)入門與提高 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2022 [5] 日本機器人學(xué)會 .機器人技術(shù)手冊 [M].北京：科學(xué)出版社， 2022. [6] 孫迪生，王炎 .機器人控制技術(shù) [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1998 [7] 熊有倫等 .機器人學(xué) [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 1993 [8] 殷際英，何廣平 .關(guān)節(jié)型機器人 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022 [9] 馬香峰主編 .機器人機構(gòu)學(xué) [M].北京： 機械工業(yè)出版社， 1991 [10] 蔡自興 .機器人學(xué) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2022 [11] 陳定方，羅亞波 .虛擬設(shè)計 [M]..北京： 機械工業(yè)出版社， 2022 [11] 孫杏初等 .國外典型機器人圖冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1994 [12] 邢迪雄，張琦 .基于 CATIA V5 的工業(yè)機器人運動學(xué)仿真研究 [J].機器人技 術(shù)， 2022， 12（ 2）： 4345 [13] 蘭勇，文懷興，白路 .基于 Pro/E的工業(yè)機器人機構(gòu)設(shè)計與運動仿真 [J].起 重運輸機械， 2022， 8（ 1）： 6769 [14] Andreas Pott， Advances in Robot Kinematics. Boring Machine. Springer Science Business Media ， 1986 陳卓：工業(yè)機器人三維設(shè)計與運動分析 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