Pro/E+ADAMS两自由度机械臂的设计与分析(2)

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4.2.2 施加约束 15

4.2.3 添加驱动 16

4.2.4 施加载荷 18

4.2.5 动力学仿真 18

4.2.6 结果处理分析 19

5 两自由度机械臂的机电联合仿真 21

5.1 机电系统联合仿真简介 21

5.1.1 机电联合仿真方法 21

5.1.2 Matlab／Simulink与机电联合仿真 21

5.2 两自由度机械臂的机电联合仿真 21

5.2.1 定义ADAMS的输入和输出 21

5.2.2 导出控制参数 23

5.2.3 建立控制系统 23

5.2.4 联合仿真与分析 25

结论 27

致谢 28

参考文献 29

1 绪论

机械手臂作为机械化、自动化生产中不可或缺的一种自动装置，越来越为人们所重视，应用范围越来越广，机械臂能作为人类的代替，能帮助人们进行危险的、枯燥重复的作业，人类在机械臂的自动化下实现了劳动强度的降低和劳动生产率的提高。随着机械臂在各个领域大展身手，应用范围越来越广。

1.1 机械臂的发展

20世纪40年代，模拟关节式的第一代机械手臂随着工业的发展出现，50到60年代发展成为第二代通用机械手臂和数控示教再现型机械手，第二代机械手臂用于传送和装卸工件的。1968~1970年，第二代机械手臂进入应用阶段，70年代的机械手臂已经在工业生产中占有相当重要的位置，可以说是机械手臂的技术发展阶段。第三代机械手臂（即有视觉、触觉或初等智力的机械手臂）也已出现。80年代以来，国际机械手臂的发展速度平均保持在25%~30%的年增长率，机械手臂发展成有用的人工智能装置，其应用领域更加广泛[1]。目前我国的机器人技术应用规模和产业化水平还不高，机器人技术和机器人工程应用的水平与国外比还有一定的距离。研究和开发机械手臂可以直接提高我国的自动化生产，对我国科技和经济的发展都有好的影响。所以，对机械手臂的开发设计和研究对我国工业的发展意义非常深远。

1.2 机械臂的组成、分类、基本形式

机械臂主要由执行机构、驱动机构和控制系统3大部分组成。

1.2.1 机械臂的分类

机械臂按用途分类分为：专用机械臂和通用机械臂两种；按控制形式分类分为：点位控制型机械臂和连续轨迹控制型机械臂[2]。

1.2.2 机械臂的基本形式

机械臂主要有四种基本形式：直角坐标结构机械臂，圆柱坐标结构机械臂，球坐标结构机械臂和关节式机械臂[3]。

(1)直角坐标结构机械臂：直角坐标结构的机械臂是适合于工作位置成行排列或者与传送带配合使用的一种机械臂。它可作伸缩，左右和上下移动，按直角坐标形式X、Y、Z三个方向的直线进行运动。其工作范围可以使一个直线运动；二个直线运动或三个直线运动。（如图1.1）

(2)圆柱坐标结构机械臂：圆柱坐标式机械臂是应用最多的一种形式，它适用于搬运和测量工件，具有直观性好，结构简单，本体占用的空间较小，而动作范围较大等优点。圆柱坐标式机械臂由X、Z、Φ三个运动组成。它的工作范围可分为：一个旋转运动，一个直线运动，加一个不在直线运动所在平面内的旋转运动；二个直线运动加一个旋转运动。（如图1.2所示）