利用ADAMS進(jìn)行機(jī)器人的軌跡規(guī)劃

1、利用ADAMS進(jìn)行機(jī)器人的軌跡規(guī)劃11 軌跡規(guī)劃的原理1.1 基本概念 機(jī)器人的軌跡規(guī)劃就是根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求，計(jì)算出機(jī)器人預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡以及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)輸入規(guī)律。1.2 傳統(tǒng)的規(guī)劃方法 傳統(tǒng)的軌跡規(guī)劃方法實(shí)質(zhì)上是位置反解問題，即求出機(jī)器人的位置反解方程（驅(qū)動(dòng)輸入關(guān)于位置輸出的函數(shù)），然后再將機(jī)器人末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡方程代入反解方程，從而得到與該運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)應(yīng)的各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。21）將機(jī)器人末端參考點(diǎn)的軌跡曲線的參數(shù)方程作為點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的參數(shù)，若參數(shù)方程數(shù)目小于自由度數(shù)目，需要對(duì)多余的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行限制。1.3 利用ADAMS軟件進(jìn)行軌跡規(guī)劃方法 利用ADAMS進(jìn)行軌跡規(guī)劃需要用到軟件中的“一般點(diǎn)

2、驅(qū)動(dòng)” 和“樣條函數(shù)驅(qū)動(dòng)”工具。圖1 一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框3 2）添加驅(qū)動(dòng)并仿真后利用后處理得到各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)輸入的曲線，再利用spline工具對(duì)曲線采集數(shù)據(jù)樣點(diǎn)，作為驅(qū)動(dòng)輸入的參數(shù)。 3）刪除前面添加的一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，然后在各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)上添加驅(qū)動(dòng)，修改驅(qū)動(dòng)參數(shù)為樣條函數(shù)驅(qū)動(dòng)。 利用ADAMS軟件進(jìn)行軌跡規(guī)劃可不必再進(jìn)行位置反解。42 實(shí)例分析 下面將對(duì)右圖所示的焊接機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃。 機(jī)器人指端的運(yùn)動(dòng)軌跡以空間圓錐螺旋曲線為例。 設(shè)置工作環(huán)境的角度單位為弧度（radian）。圖2 5自由度串聯(lián)焊接機(jī)器人52.1 軌跡曲線 空間圓錐螺旋曲線的參數(shù)方程為：式中t為時(shí)間變量，S為螺旋線導(dǎo)程，T為

3、運(yùn)動(dòng)周期，at為xy平面上曲線投影的矢徑。此處取a=15mm，運(yùn)動(dòng)周期T=2.00s，導(dǎo)程S=30mm。圖3 空間圓錐螺旋曲線62.2 添加點(diǎn)驅(qū)動(dòng)在指端選擇一參考點(diǎn)輸入運(yùn)動(dòng)參數(shù)72.3 仿真生成各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)輸入曲線 利用Animation Controls中的trace功能觀察參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。82.3 仿真生成各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)輸入曲線仿真的時(shí)間設(shè)為6s，步數(shù)為300。圖4 點(diǎn)驅(qū)動(dòng)參考點(diǎn)的位移曲線圖5 對(duì)應(yīng)的各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角曲線92.4 對(duì)曲線采集數(shù)據(jù)樣點(diǎn)，生成樣條驅(qū)動(dòng)函數(shù)運(yùn)行仿真時(shí)設(shè)定的步數(shù)為300，所以共有301個(gè)采樣點(diǎn)。10112.5 為各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)添加樣條函數(shù)驅(qū)動(dòng)首先刪除點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，并為五個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副添

4、加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，然后再修改驅(qū)動(dòng)參數(shù)。122.5 為各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)添加樣條函數(shù)驅(qū)動(dòng)AKISPL 函數(shù)的語(yǔ)法：AKISPL( 1st_Indep_Var , 2nd_Indep_Var , Spline_Name , Deriv_Order)1st_Indep_Var獨(dú)立變量，指定沿著 X 方向的值。2nd_Indep_Var可選項(xiàng)，第二個(gè)獨(dú)立變量，指定插值曲面沿著 Z 方向的值。Spline_Name樣條曲線（面）的名稱，在獨(dú)立變量 (x 或 z) 值上相應(yīng)的變量 Y 的值。Deriv_Order一個(gè)整型變量，指定在插值點(diǎn)處插值的求導(dǎo)階數(shù)（通常為 0，但可以為 1 或 2，表示是 1 階或 2 階導(dǎo)數(shù)插值）。132.5 為各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)添加樣條函數(shù)驅(qū)動(dòng)此處為驅(qū)動(dòng)副1添加的驅(qū)動(dòng)函數(shù)為：-AKISPL( time , 0 , drive_1, 0)“-” 為取反方向，其他驅(qū)動(dòng)副依次類推，下圖為運(yùn)行仿真后的軌跡。圖6 仿真結(jié)果142.5 為各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)添加樣條函數(shù)驅(qū)動(dòng)圖7 添加驅(qū)動(dòng)后的各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角