【正文】 感謝在本論文完成過(guò)程中幫助我的所有同學(xué)和朋友！。在設(shè)計(jì)期間給予了我很大的幫助，使我得以朝著正確的研究方向前進(jìn)。由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，外部環(huán)境不斷變化和設(shè)計(jì)者的需求不斷提高，因此仿真系統(tǒng)的功能要不斷滿(mǎn)足工程化和實(shí)用化的要求，其中有很多方面還有待于進(jìn)一步改進(jìn)：1. 提高系統(tǒng)的智能化程度，在保證功能的前提下，盡可能提高與用戶(hù)進(jìn)行交互的有效性，縮短操作步驟；2. 提高系統(tǒng)干涉檢查功能的精度和效率；3. 針對(duì)工程的實(shí)際需要監(jiān)理常用構(gòu)件的抽象模型庫(kù)，方便設(shè)計(jì)人員通過(guò)調(diào)用模型庫(kù)，快速的設(shè)計(jì)構(gòu)件，達(dá)到工程化的目的?？傊?，本文的研究工作為基于UG的機(jī)器人虛擬運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)功能，按照用戶(hù)的需求自動(dòng)創(chuàng)建仿真，完成參數(shù)化配置，方便用戶(hù)修改。3. 在基于 UG 的機(jī)器人虛擬運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)分析和研究的基礎(chǔ)上，本文對(duì)系統(tǒng)的核心功能進(jìn)行了研究和探索。系統(tǒng)還可以允許用戶(hù)創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)文件，將運(yùn)動(dòng)模擬導(dǎo)出為MPEG文件或其它格式，方便的觀(guān)看整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程5總結(jié)和展望本文針對(duì)機(jī)器人裝配體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)易發(fā)生問(wèn)題，而現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)仿真系統(tǒng)建模能力弱、過(guò)程繁瑣等弊端，提出了在UG平臺(tái)的裝配環(huán)境下進(jìn)行機(jī)器人虛擬運(yùn)動(dòng)仿真這一系列關(guān)鍵技術(shù)，探討了相關(guān)技術(shù)的原理，詳細(xì)分析了系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，并介紹了系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)例，現(xiàn)總結(jié)如下：1. 根據(jù)運(yùn)動(dòng)仿真的基本要求和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的特征，建立了相關(guān)的結(jié)構(gòu)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人虛擬運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)。用戶(hù)可以對(duì)分析方案文件進(jìn)行修改、編輯、調(diào)整和調(diào)節(jié)，而不必修改原始的裝配主模型。首先，系統(tǒng)會(huì)激活工作零件的分析方案裝配節(jié)點(diǎn)，將其作為裝配體的根節(jié)點(diǎn)，同時(shí)引進(jìn)裝配主模型作為分析方案裝配節(jié)點(diǎn)的組件。Edit motion功能給用戶(hù)提供了顯示/隱藏構(gòu)件，修改構(gòu)件組成等功能，可以方便的讓用戶(hù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行選擇、修改。且初速度為100，其余輸0，如圖它包括了41個(gè)連桿，圖示為L(zhǎng)001—L041；60個(gè)運(yùn)動(dòng)副，圖示為J001—J060 運(yùn)動(dòng)仿真的修改功能基本的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副都創(chuàng)建后，用戶(hù)可以在Edit motion的功能中進(jìn)行查看和修改。：設(shè)某一運(yùn)動(dòng)副以特定的步長(zhǎng)(旋轉(zhuǎn)或線(xiàn)性位移)和特定的步數(shù)運(yùn)動(dòng)，所需的輸入?yún)?shù)為步長(zhǎng)和步數(shù)。：產(chǎn)生一個(gè)光滑的向前或向后的正弦運(yùn)動(dòng)。當(dāng)時(shí)間t2=5，位移x2=20,則描述此運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)函數(shù)為： STEP(TIME,0,0,5,20)。用戶(hù)可輸入一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)定義運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)。在UG運(yùn)動(dòng)分析模塊中，共有5種輸入類(lèi)型：：沒(méi)有外加的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)賦在運(yùn)動(dòng)副上。運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)是賦在運(yùn)動(dòng)副上控制運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副參數(shù)。第五步：當(dāng)已創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目小于用戶(hù)定義運(yùn)動(dòng)副的數(shù)量時(shí)，重復(fù)第二步至第四步繼續(xù)創(chuàng)建，直至滿(mǎn)足用戶(hù)要求。創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副包括以下幾個(gè)步驟：創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副，設(shè)置運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)極限位置。如果判斷為“1”, 系統(tǒng)先將坐標(biāo)系矩陣求出，反轉(zhuǎn)其Z軸方向，求得坐標(biāo)系，與構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián)。因?yàn)闊o(wú)側(cè)抽注塑模中構(gòu)件只在系統(tǒng)坐標(biāo)系Z軸方向上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所以這里只需判斷其是系統(tǒng)Z軸的正方向還是負(fù)方向。如果兩個(gè)構(gòu)件都聲明了，那么從表中讀取兩個(gè)構(gòu)件的名稱(chēng)，并根據(jù)名稱(chēng)找到它們的標(biāo)識(shí)，同時(shí)讀取用戶(hù)定義的運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型。在用戶(hù)定義運(yùn)動(dòng)副時(shí)，如果是固定副，則在表中只聲明一個(gè)構(gòu)件，將另一個(gè)構(gòu)件賦為空，同時(shí)將其運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)也定義為空。第二步：判斷運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型。：圖 運(yùn)動(dòng)副創(chuàng)建流程圖第一步：讀取數(shù)據(jù)。 連桿的創(chuàng)建點(diǎn)擊連桿圖標(biāo)，進(jìn)入連桿的創(chuàng)建；選擇任一一桿件，質(zhì)量屬性選項(xiàng)為“自動(dòng)”，其余默認(rèn)，如下二圖：其中將模型中一對(duì)足的4個(gè)三角創(chuàng)建為一個(gè)連桿，便于運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，如下圖按此方法完成模型中所有連桿的創(chuàng)建。在“環(huán)境”中選擇中選擇動(dòng)態(tài)，其余默認(rèn)，如圖上圖，點(diǎn)擊確定。可以建立多個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)描述機(jī)構(gòu)的不同運(yùn)動(dòng)方式或表達(dá)進(jìn)行分析；也可以在同一個(gè)仿真建立多個(gè)求解方案并進(jìn)行求解，從而分析解決運(yùn)動(dòng)分析的問(wèn)題。打開(kāi)機(jī)器人模型命名為yuanxing，單擊“開(kāi)始”“運(yùn)動(dòng)仿真”，這時(shí)出現(xiàn)“運(yùn)動(dòng)仿真導(dǎo)航器”，運(yùn)動(dòng)仿真導(dǎo)航器提供圖形結(jié)構(gòu)樹(shù)來(lái)顯示和操縱運(yùn)動(dòng)仿真中各種不同的文件和運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)象。對(duì)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，根據(jù)用戶(hù)的要求自動(dòng)生成運(yùn)動(dòng)變量，由用戶(hù)進(jìn)行變量初始化，并添加變量約束，進(jìn)而得到機(jī)構(gòu)的求解結(jié)果。 用戶(hù)操作流程圖從用戶(hù)角度來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)系統(tǒng)了解進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真操作的主要步驟，以簡(jiǎn)潔、高效的方式指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐。接著進(jìn)入了機(jī)構(gòu)求解階段，通過(guò)對(duì)位移方程，速度方程以及加速度方程的讀取， ADAMS系統(tǒng)對(duì)方程組進(jìn)行了求解，并根據(jù)對(duì)初始化條件(及各個(gè)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)變量及其變量間的約束等）的分析，得出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方式和軌跡。然后系統(tǒng)又根據(jù)用戶(hù)的定義確定了運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型，并配置運(yùn)動(dòng)副的參數(shù)，生成了運(yùn)動(dòng)副的標(biāo)識(shí)。在第一部分中，仿真系統(tǒng)首先需要對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模。 系統(tǒng)工作流程圖基于UG的運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)作為一個(gè)子模塊，主要用于根據(jù)用戶(hù)的定義分類(lèi)自動(dòng)配置運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在虛擬仿真中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)用C語(yǔ)言程序來(lái)調(diào)用這些函數(shù)或過(guò)程，能夠?qū)崿F(xiàn)：l 對(duì)UG模型文件及相應(yīng)模型進(jìn)行操作，包括建模、查詢(xún)模型對(duì)象、建立并遍歷裝配 體、創(chuàng)建工程圖等；l 在UG主界面中創(chuàng)建交互式程序界面；l 創(chuàng)建并管理用戶(hù)定義的對(duì)象。UG軟件推出PC版本后，更加強(qiáng)了其優(yōu)勢(shì)，主要如下：l 可以為機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及電器設(shè)計(jì)提供了一套完整的設(shè)計(jì)、分析和制造方案；l UG是一個(gè)完全的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，為零部件的系列化建模、裝配和分析提供了強(qiáng)大的基礎(chǔ)支持；l UG可以管理CAD數(shù)據(jù)以及整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期中所有相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)逆向工程和并行工程的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法；l UG可以完成包括自由曲面在內(nèi)的復(fù)雜模型的創(chuàng)建，同時(shí)在圖形顯示方面運(yùn)用了區(qū) 域化管理方式，節(jié)約系統(tǒng)資源；l UG具有強(qiáng)大的裝配功能，并在裝配模塊中運(yùn)用了引用集的設(shè)計(jì)思想，為節(jié)省計(jì)算機(jī)資源提出了行之有效的解決方案，極大的提高設(shè)計(jì)效率。UG是知識(shí)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中的領(lǐng)先者，它實(shí)現(xiàn)了涉及優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過(guò)程的知識(shí)工程的結(jié)合，顯著的改進(jìn)了汽車(chē)、航天、航空、機(jī)械、消費(fèi)產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具的工業(yè)的生產(chǎn)。UG是一個(gè)交互式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)，具備了當(dāng)今機(jī)械加工領(lǐng)域大多數(shù)工程設(shè)計(jì)和制圖功能。作為一個(gè)集成的全面產(chǎn)品工程解決方案，UG軟件使得用戶(hù)能夠數(shù)字化的創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義。圖33 此時(shí)OC逆時(shí)針繞過(guò)240176。角，即OC,O’C,’O”C”之間互為120176。3三維環(huán)境下的六足機(jī)器人設(shè)計(jì)1) 雙擊NX ，激活UG軟件；2) 選擇圖標(biāo)，進(jìn)入草圖任務(wù)環(huán)境；3) 運(yùn)用草圖里的功能，完成機(jī)器人的一對(duì)足設(shè)計(jì)，如圖31：A,B兩點(diǎn)為固定點(diǎn)，即AB為固定直線(xiàn)，OC繞O點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過(guò)桿推動(dòng)機(jī)件使構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，其中影印部分為固定點(diǎn)塊，相互之間的桿不可旋動(dòng)，其余各點(diǎn)上的桿均可繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)圖31由于本篇設(shè)計(jì)的為六足機(jī)器人，故需要3對(duì)足。這樣不僅不能提高效率，縮短生產(chǎn)周期，而且會(huì)造成其他的設(shè)計(jì)問(wèn)題。但在直接用UG運(yùn)動(dòng)分析功能模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真的過(guò)程中，也存在著不足。機(jī)構(gòu)在指定的時(shí)間段中運(yùn)動(dòng)，同時(shí)指定該時(shí)間段中的運(yùn)動(dòng)步數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真本文使用的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式為第二類(lèi)。該輸入文件可輸入標(biāo)準(zhǔn)的ADAMS軟件包，而標(biāo)準(zhǔn)的ADAMS軟件包生成的結(jié)果也可由UG運(yùn)動(dòng)分析模塊的后處理讀入，并轉(zhuǎn)換成動(dòng)畫(huà)顯示、圖表和報(bào)表文件。運(yùn)動(dòng)分析模塊的仿真運(yùn)算過(guò)程如下：(1)前處理器：創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)分析方案是分析過(guò)程的前處理(PreProces