利用ADAMS进行机器人的轨迹规划

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轨迹规划的原理利用ADAMS进行机器人的轨迹规划基本概念机器人的轨迹规划就是根据作业任务要求，计算出机器人预期的运动轨迹以及相应的运动输入规律。传统的规划方法传统的轨迹规划方法实质上是位置反解问题，即求出机器人的位置反解方程（驱动输入关于位置输出的函数），然后再将机器人末端执行器的运动轨迹方程代入反解方程，从而得到与该运动轨迹相对应的各驱动关节的驱动参数。1.3利用ADAMS软件进行轨迹规划方法利用ADAMS进行轨迹规划需要用到软件中的“一般点驱

1）将机器人末端参考点的轨迹曲线的参数方程作为点驱动的参数，若参数方程数目小于自由度数目，需要对多余的运动参数进行限制。动”和“样条函数驱动”工具。图1

一般点驱动参数设置对话框利用ADAMS进行机器人的轨迹规划添加驱动并仿真后利用后处理得到各驱动关节的运动输入的曲线，再利用spline工具对曲线采集数据样点，作为驱动输入的参数。删除前面添加的一般点驱动，然后在各驱动关节上添加驱动，修改驱动参数为样条函数驱动。利用ADAMS软件进行轨迹规划可不必再进行位置反解。利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2

实例分析下面将对右图所示的焊接机器人进行轨迹规划。机器人指端的运动轨迹以空间圆锥螺旋曲线为例。设置工作环

境的角度单位为弧度（radian）。图2

5自由度串联焊接机器人利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.1

轨迹曲线空间圆锥螺旋曲线的参数方程为：图3

空间圆锥螺旋曲线

式中t为时间变量，S为螺旋线导程，T为运动周期，at为xy平面上曲线投影的矢径。此处取a=15mm，运动周期T=2.00s，导程S=30mm。利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.2

添加点驱动在指端选择一参考点输入运动参数利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.3

仿真生成各驱动关节输入曲线利用Animation

Controls中的trace功能观察参考点的运动轨迹。利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.3

仿真生成各驱动关节输入曲线仿真的时间设为6s，步数为300。图4

点驱动参考点的位移曲线图5

对应的各驱动关节的转角曲线利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.4

对曲线采集数据样点，生成样条驱动函数运行仿真时设定的步数为300，所以共有301个采样点。利用ADAMS进行机器人的轨迹规划利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.5

为各驱动关节添加样条函数驱动首先删除点驱动，并为五个转动副添加旋转驱动，然后再修改驱动参数。利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.5

为各驱动关节添加样条函数驱动

AKISPL函数的语法：AKISPL(

1st_Indep_Var

,

2nd_Indep_Var

,Spline_Name

,

Deriv_Order)1st_Indep_Var——独立变量，指定沿着X方向的值。2nd_Indep_Var——可选项，第二个独立变量，指定插值曲面沿着Z方向的值。Spline_Name——样条曲线（面）的名称，在独立变量(x或z)值上相应的变量Y的值。Deriv_Order——一个整型变量，指定在插值点处插值的求导阶数（通常为0，但可以为1或2，表示是1阶或

2阶导数插值）。利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.5

为各驱动关节添加样条函数驱动此处为驱动副1添加的驱动函数为：-AKISPL(

time

,

0

,

drive_1,

0)“-”为取反方向，其他驱动副依次类推，下图为运行仿真后的轨迹。图6

仿真结果利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2.5

为各驱动关节添加样条函数驱动图7

添加驱动后的各关节转角曲线及参考点位移曲线利用ADAMS进行机器人的轨迹规划2