【正文】 在此向老師致以最誠(chéng)摯的謝意！同時(shí)感謝機(jī)電建工學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)和老師們給予的支持和幫助。從技術(shù)角度來說，為解決對(duì)機(jī)器人等復(fù)雜結(jié)構(gòu)裝配體進(jìn)行仿真和分析探索了一條有益的途徑，具有一定的技術(shù)參考價(jià)值。2. 分析了 UG 裝配模型的實(shí)現(xiàn)機(jī)理，針對(duì)裝配模型的特點(diǎn)，充分利用了裝配模型中的豐富信息，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的自動(dòng)生成的關(guān)鍵算法。這樣，系統(tǒng)既維護(hù)了裝配主模塊和分析方案裝配之間的相關(guān)性，又將兩者分開，保證了裝配主模塊的完整性。因?yàn)樽⑺苣Ｖ辛慵倍?，有些零件在用戶定義XML表時(shí)會(huì)被遺漏，而且當(dāng)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜時(shí)，各個(gè)構(gòu)件之間會(huì)造成視覺上的遮擋，使用戶不能清晰的觀看到演示效果，導(dǎo)致有些問題暴露不足，影響到設(shè)計(jì)效率。所需的輸入?yún)?shù)是振幅、頻率、相位角和位移。如比較常用的階梯(STEP）函數(shù)，直接按時(shí)間和位移之間的關(guān)系運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)間t1=0位移x1=0。因此，在定義了構(gòu)件后，就需要?jiǎng)?chuàng)建運(yùn)動(dòng)副所需的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。從構(gòu)件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和前面讀取的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)表中可以得到所需要的數(shù)據(jù)，將創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副所需的構(gòu)件標(biāo)識(shí)，坐標(biāo)系標(biāo)識(shí)和運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)標(biāo)識(shí)都與相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行相關(guān)聯(lián)，創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副標(biāo)識(shí)，記錄入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。用戶定義時(shí)，用“1”來表示系統(tǒng)Z軸正方向，而“1”則表示系統(tǒng)Z軸負(fù)方向。系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，判斷兩個(gè)構(gòu)件是否都被聲明，如果其中有一個(gè)構(gòu)件為空，則判斷這個(gè)運(yùn)動(dòng)副為固定副，將該構(gòu)件與地面進(jìn)行固定。系統(tǒng)通過讀取用戶定義的運(yùn)動(dòng)副表，生成相應(yīng)的joint_data_t的結(jié)構(gòu)體數(shù)組，同時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)函數(shù)生成驅(qū)動(dòng)標(biāo)識(shí)，用數(shù)組成員來記錄用戶定義的每個(gè)運(yùn)動(dòng)副中的構(gòu)件，坐標(biāo)以及運(yùn)動(dòng)類型。這時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)仿真工具條全部顯示高亮，即可以選用了。裝配主模型顯示在結(jié)構(gòu)樹的頂端。用戶在系統(tǒng)讀取裝配模型的數(shù)據(jù)后，對(duì)構(gòu)件，運(yùn)動(dòng)副的組成及其參數(shù)進(jìn)行了定義，并將數(shù)據(jù)輸入到機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)建模的模塊中，得到了機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的模型。最后對(duì)構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行了判斷檢查，自動(dòng)生成構(gòu)件樹。圖中可以看出，該仿真系統(tǒng)主要分為：機(jī)構(gòu)建模階段，機(jī)構(gòu)求解階段，機(jī)構(gòu)仿真階段三部分。l 作為UG與外部應(yīng)用程序之間的接口，UG開發(fā)工具是UG提供的一系列函數(shù)和過程的集合。UG是一個(gè)全三維、雙精度的造型系統(tǒng)，使用戶幾乎能夠精確的描述任何幾何形體，通過對(duì)這些形體的組合，就可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和制圖。在草圖的基礎(chǔ)上，運(yùn)用拉伸，實(shí)體鏡像等建模模塊內(nèi)的相關(guān)功能，完成構(gòu)件的三維模型，如下圖4基于UG的六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)Unigraphics是當(dāng)今世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向制造行業(yè)的CAD/CAE/CAM高端軟件。OC繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，則1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)對(duì)足之間應(yīng)相互成120176。對(duì)于復(fù)雜零件來說，交于用戶設(shè)定的參數(shù)較多，工作量也隨著零件數(shù)目的增多而加大，而且在設(shè)置中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。（1）關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)仿真（Aticulation）關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)仿真是基于位移的一種運(yùn)動(dòng)形式，結(jié)構(gòu)以指定的步長(zhǎng)（旋轉(zhuǎn)角度或直線距離）和步數(shù)運(yùn)動(dòng)（2）動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)仿真（Animation）動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)仿真是基于時(shí)間的一種運(yùn)動(dòng)形式。定義好的機(jī)構(gòu)可直接在UG中進(jìn)行任意實(shí)際2D或3D系統(tǒng)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，并進(jìn)行各種研究，包括最小距離、干涉檢查和軌跡包絡(luò)線等選項(xiàng)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)仿真機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) [39]，用戶也可以分析其反作用力，圖解位移、速度、加速度曲線 [39]。運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，它可以用運(yùn)動(dòng)幅值作為時(shí)間的函數(shù)定義在任一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)副上。操作時(shí)：(1)選擇合適的運(yùn)動(dòng)副種類以及運(yùn)動(dòng)副要約束的連桿。首先，在裝配體中選取對(duì)象，定義連桿的組成；然后，給連桿分配用戶自定義的質(zhì)量特征以及材料和材料特征；最后，給連桿設(shè)置合適的層。每個(gè)運(yùn)動(dòng)分析方案均可獨(dú)立修改，而不影響裝配主模型，一旦完成優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，就可以直接更新裝配主模型以反映優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。它包括：靜力學(xué)(Static）分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)(kinematic）分析和動(dòng)力學(xué)(Dynamic）分析。2 ADAMS/Solver function measure――是用戶自己定義的函數(shù)表達(dá)式，表達(dá)式中可以使用用戶在ADAMS/Solve中自定義的任何子程序，同時(shí)可以使用高效的ADAMS/Solve描述語言 [35]。4 對(duì)姿勢(shì)的測(cè)量(Orientation Measures）――可以測(cè)量用已知描述方法描述的不同坐標(biāo)系下的位置，已知的描述方法包括繞固定坐標(biāo)系連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方法、Euler參數(shù)法、Rodriguez參數(shù)法等等。在ADAMS中，測(cè)量分為兩類，一類是ADAMS預(yù)先定義好的，一類是用戶可自己定義的。（6）定制用戶自己的環(huán)境用戶可以定制菜單、對(duì)話框，或利用宏使許多重復(fù)工作可以自動(dòng)進(jìn)行。2） 型施加約束和運(yùn)動(dòng)。ADAMS/Solver可以集成到其他圖 形 用 戶 界 面 (GUI ） 中 ， 如 ADAMS/View 、ADAMS/Car、IDEAS MECHANISM/Pro等。ADAMS系列軟件包括ADAMS/View，ADAMS/Solver等組件，[30]。ADAMS系統(tǒng)是一款技術(shù)成熟、功能完備的運(yùn)動(dòng)仿真軟件。UG作為面向制造行業(yè)的三維設(shè)計(jì)的主流軟件，具有強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)仿真能力，可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供運(yùn)動(dòng)建模，數(shù)據(jù)分析，干涉檢查等功能模塊，方便用戶直接對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模擬、演示并修改。總之，計(jì)算機(jī)虛擬仿真是一項(xiàng)非常有用的解決問題的技術(shù)，在工程領(lǐng)域和非工程領(lǐng)域中占有十分重要的地位，已成為研究人員一個(gè)不可缺少的工具。系統(tǒng)工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等的發(fā)展為計(jì)算機(jī)仿真提供技術(shù)條件，并形成計(jì)算機(jī)仿真自己獨(dú)特的技術(shù)內(nèi)容，包括：仿真模型建立和實(shí)驗(yàn)方法學(xué)、仿真工具、仿真軟件和仿真方法等。數(shù)學(xué)仿真則是采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，其建模過程通常在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，故也稱之為計(jì)算機(jī)仿真。通過對(duì)仿真過程的觀察分析，得到系統(tǒng)參數(shù)和基本特性，從而運(yùn)用于實(shí)際系統(tǒng)。為了像昆蟲那樣在凸凹不平地面上仍能高速和靈活步行,采用氣動(dòng)人工肌肉的方式,壓縮空氣由步行機(jī)上部的管子傳輸,并由氣動(dòng)作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié),使用獨(dú)特的機(jī)構(gòu)來模仿肌肉的特性。 圖1 AMBLER 圖2 DANTEII 1996~2000年,美國(guó)羅克威爾公司在DARPA資助下,研制自主水下步行ALUV(Autonomous Legged UnderwaterVehicle),如圖3所示。該機(jī)器人由一臺(tái)32位的處理機(jī)來規(guī)劃系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)路線、控制運(yùn)動(dòng)和監(jiān)視系統(tǒng)的狀態(tài),所用傳感器包括激光測(cè)距掃描儀、彩色攝像機(jī)、慣性基準(zhǔn)裝置和觸覺傳感器。該步行機(jī)器人外形尺寸為：長(zhǎng)30 mm,寬40 mm,高20 mm, kg,步行速度為3 mm/s。 l 國(guó)內(nèi)多足步行機(jī)器人的研究成果：2000年,上海交通大學(xué)馬培蓀等對(duì)第一代形狀記憶合金SMA驅(qū)動(dòng)的微型六足機(jī)器人進(jìn)行改進(jìn),開發(fā)出具有全方位運(yùn)動(dòng)能力的微型雙三足步行機(jī)器人MDTWR,如圖7所示。郭鴻勛等在文獻(xiàn)[8]中針對(duì)一種自主研制的具有全方位運(yùn)動(dòng)功能的六足步行機(jī)器人原型機(jī),介紹了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能要求,對(duì)比分析了不同腿機(jī)構(gòu)形式和整體布局模式對(duì)機(jī)器人的影響,確定合理腿機(jī)構(gòu)和布局模式。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明四足機(jī)器人能夠根據(jù)設(shè)計(jì)步態(tài)實(shí)現(xiàn)直線行走。第二階段, 以電子計(jì)算機(jī)技術(shù)控制的機(jī)器人。所謂多足一般指四足及四足其以上, 常見的多足步行機(jī)器人包括四足步行機(jī)器人、六足步行機(jī)器人、八足步行機(jī)器人等。本論文選擇六足機(jī)器人為設(shè)計(jì)對(duì)象，通過對(duì)UG三維建模的應(yīng)用，來設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，并用運(yùn)動(dòng)仿真模塊來對(duì)六足機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真關(guān)鍵詞：六足機(jī)器人 UG 運(yùn)動(dòng)仿真 T