【机器人虚拟样机建模分析案例2400字】

机器人虚拟样机建模分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u22978机器人虚拟样机建模分析案例 1288291.1虚拟样机技术简述 1246801.2用SolidWorks对工业机器人建模 1109101.1.1SolidWorks简介 169521.1.2机器人部件介绍 2184831.1.3三维建模 5165241.3将模型导入ADAMS 799301.4设置虚拟样机参数 81.1虚拟样机技术简述对虚拟样机的相关研究起始于上世纪末，基于计算机技术、CAD建模技术的一种在设计开发产品过程中优化产品设计过程和产品性能的新兴技术。研究人员通过计算机辅助设计（CAD）系统建立的构件信息，在微机上对零部件之间的关系进行定义，再通过对机械系统的模拟装配，获取机械系统的虚拟样机模型。再在构建的虚拟样机模型基础上，使用仿真分析软件设定不同的条件对虚拟样机模型进行模拟动作，在模拟的环境下分析不同条件下机械系统的运动状况。1.2用SolidWorks对工业机器人建模1.1.1SolidWorks简介Solidworks这一款三维CAD系统是首个基于微软系统开发的。SolidWorks不仅容易上手，适合设计创新而且功能强大，是目前市面上主流的三维CAD解决方案。SolidWorks的易用性建立在其基于Windows开发的优势，只需要用户熟悉Windows系统就能短时间上手SolidWorks独特的拖拽功能来完成对零配件的设计装配，这一强大的功能对于工程师和设计者而言提供了一个操作简易方便并且易上手的设计平台，使用SolidWorks能在较短的时间来完成更多的设计。SolidWorks还拥有另一个强大的功能是SolidWorks资源管理器，其工作原理类似于Windows的资源管理器，这样的CAD文件管理器就可以更加方便快捷地管理设计的CAD文件。SolidWorks还具有庞大的用户群体，是目前用户最广并且最好用的三维CAD软件，这一切都是基于它通过Windows平台开发，并且采用了parasolid内核的缘故。它有简洁直观、容易上手的设计还能与第三方软件具有良好的兼容性，所以越来越多的企业雇佣擅长使用SolidWorks的人才，国内外许多知名高校也陆续开展SolidWorks应用的教学课程。1.1.2机器人部件介绍工业机器人的机械构造系统一般主要由机座、臂部、腰部、手部和腕部五个部分组成，ABBIRB1410的主要部件的组成和功能如下所示：机座：也称作底座，机器人的机座是支撑机器人本体的部件，主要分为固定式和移动式两大类。顾名思义，移动式的机座一般都是增加机器人的活动范围，使其具有一定的便捷性，因此机座需要具有相应的刚度以及稳定性来支撑本体的移动，所以一般都具有驱动电机和传动装置等，固定在基座内部用来支撑机器人本体。腰部：腰部是用于连接工业机器人臂部和机座的回转部件，通过腰部回转部件和臂部的运动使机器人的腕部随之进行空间动作。由于腰部是工业机器人执行部件的关键组成部件，一般都需要较高的定位精度、运动精度和平稳性，所以对于机器人的腰部需要有较高的制造精度，这是决定工业机器人好坏的重要因素。腰部中也包含了驱动电机、传动机构等。臂部：工业机器人的臂部是连接腰部和腕部的组成部件，用来支撑工业机器人的手腕部分，可实现大范围的空间运动。工业机器人的臂部一般都由大臂和小臂两部分组成，由于机器人的臂部质量较大，受力情况比较庞杂，机器人进行动作的时候，会受到其他各个部件的负载作用，在高速运动下还会产生巨大的惯性作用，导致冲击会影响到机器人的定位精度。大臂用来连接小臂和腰部，是机器人关键的传动装置之一。主要由大臂外壳、传动装置和驱动电机组成。小臂是连接大臂和腕部的部件，主要包括小臂外壳、传动装置等。腕部：机器人的腕部用来连接其手部、臂部，起支撑手部的作用。腕部一般都具有较高自由度数，其所需要的自由度数视工业机器人所需的工作性能而定。有些情况下机器人的腕部会具有旋转、俯仰或者翻转和偏转两个自由度。腕部主要由腕部外壳、传动装置和驱动器等组成。末端执行器：工业机器人的手部也叫作末端执行器，装在机器人腕部上用于抓握工件进行工作。手部一般决定了工业机器人是否具有高质量作业或者作业柔性好坏。手部可以类似人手具有手指，也可以不具备手指而类似手爪，亦或是用来执行某种专业作业的特殊工具比如焊枪、喷枪等，根据工作原理的不同，手部的形态结构也各不相同。ABBIRB1410焊接机器人的末端执行器是焊枪，主要用来焊接、涂胶以及轻载取放工作。下图是ABBIRB1410机器人图2-1ABBIRB1410关节一关节二关节三关节四关节五关节六最大转速120°120°120°280°280°280°工作范围+170°~-170°+70°~-70°+70°~-65°+150°~-150°+115°~-115°+300°~-300°表1.1机器人关节参数ABBIRB1410机器人各部件参数如下图图2-2机器人部件参数1图2-3机器人部件参数2原有机器人结构比较复杂，在不影响虚拟仿真分析的前提下，在SolidWorks建模过程中对原有的部件进行了一定程度的简化，保留了六自由度关节机器人的主要部件，模型的主要部件有底座、腰部回转部分、大臂、小臂、连杆、腕部、手部等等。1.1.3三维建模这里选取机器人的大臂部件建模过程进行展示1选取xz平面为基准面2绘制草图3凸台拉伸4绘制草图5凸台拉伸6绘制草图7凸台拉伸8绘制草图9凸台拉伸10草图绘制11切除12草图绘制13切除14草图绘制16切倒角将各个部件装配完成后的三维模型如下图所示。图2-4转配后的机器人模型1.3将模型导入ADAMS由于在ADAMS中给机器人三维建模难度较高并且费时，所以本文中采取了在SolidWorks中给六自由度关节机器人建模后再导入ADAMS，最后在ADAMS/View模块中对导入的三维模型添加约束、力、驱动等的方案来完成虚拟样机的构建。SolidWorks支持多种方式的数据导入导出，在将SolidWorks中的三维模型导入ADAMS时，一般采取将模型转换为Parasolid格式导入，这样导入的模型其各个零件的属性不会丢失，各构件的质心会被标记出来，并且模型中的几何体可以进行布尔运算操作来优化三维模型。将机器人模型导入ADAMS的具体环节如下：在SolidWorks中把建好的机器人三维模型选择为Parasolid的格式，然后再保存，就可以转换为Parasolid格式的文件。图2-5将三维模型以Parasolid格式另存打开ADAMS中的ADAMS/View模块，打开菜单选择导入数据库，再将文件读取格式选为Parasolid格式打开保存好的三维模型的地址。下图是以Parasolid格式打开机器人三维模型和导入ADAMS的六自由度关节型机器人模型。图2-6将文件以Parasolid格式保存图2-7导入ADAMS的机器人三维模型1.4设置虚拟样机参数对导入的机器人三维模型需要对ADAMS的