基于MBD的教育机器人运动仿真平台研究

针对目前教育机器人缺少仿真平台的问题,建立了一个基于多体系统动力学的教育机器人三维运动仿真平台.对教育机器人仿真平台所涉及的关键技术进行研究.根据教育机器人特点和运动仿真需求,提出教育机器人动态仿真平台的框架结构.在给出教育机器人拼接件几何模型和物理属性统一表达方法的基础上,基于多刚体系统动力学理论,建立教育机器人离散动力学模型和碰撞接触响应模型,并提出了相应的仿真方法,模拟教育机器人的物理行为.对教育机器人控制器、传感器及执行器进行仿真,构建了教育机器人虚拟控制系统,实现虚拟教育机器人的控制.最后,实际应用表明,仿真平台能够较好地满足教育机器人运动仿真的需要.     

基于ADAMS的并联机器人运动学和动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了Stewart型并联机构的虚拟样机模型,包括对并联机器人各部件的简化方法、在ADAMS中的模型描述及仿真过程控制,并利用该虚拟样机模型对并联机器人进行了运动学和动力学分析。为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。实现了在计算机上通过使用CAE仿真软件朱对并联机器人的运动和动力性能进行分析,为并联机器人的设计提供了一套有效的分析方法。     

一类三关节体操机器人的类等效建模

无力矩驱动模式的电机驱动器使得三关节体操机器人控制难度增加,但具有实际意义.针对该类机器人系统,提出了基于＂类等效＂思想的简化动力学模型,该模型由刚体动力学和加速度驱动两个子模型构成.利用拉格朗日法建立刚体动力学方程;使用频率响应法得到加速度驱动模型的伯德图并确定了其阶次,根据阶跃响应曲线确定其纯滞后;使用改进的遗传算法辨识模型参数.通过对简化前后的模型进行对比实验以及简化模型的稳定控制实验,验证了简化模型的有效性和优越性.     

四足步行机器人爬行步态的计算机仿真

由于机器人数学描述的复杂性,使得在机器人运动学、动力学分析方面显得较为困难,计算机虚拟仿真技术在该领域的应用为机器人的运动特性分析提供了依据.文中建立了一个连续转动式腿机构的四足步行机器人模型,并规划了该机器人的一种直线爬行步态,利用ADAMS虚拟样机软件对机器人的爬行步态进行了动力学仿真,得到了机器人各个关节相关物理量的变化曲线,分析了四个髋关节的驱动力矩在步行过程中的变化情况.通过仿真,验证了步态规划的合理性,同时为进一步选择电机、分析机器人系统的动态特性提供了依据.     

轻型履带式移动机器人虚拟样机实现方法

简要介绍了虚拟样机及其支撑技术。针对虚拟样机动力学仿真软件ADAMS建模功能一般的特点,提出采用SolidWorks与ADAMS结合的三维建模与动力学仿真的通用方法。在轻型履带式移动机器人的虚拟样机构建中,考虑到履带部件建模及添加运动副、受力等操作的重复性,以ADAMS宏命令来建立参数化的虚拟样机模型,然后进行仿真分析并绘制结果曲线。     

基于旋量的油罐清洗机器人动力学建模及仿真

油罐清洗机器人是特种清洗机器人的一种,对清洗机器动态进行动力学分析和建模是分析运动控制稳定性的基础.为保证操作的稳定性和安全性,根据旋量理论的动力学的分析原理,通过虚拟连杆机构转换成等效的固定基单自由度关节的开链系统,利用螺旋和指数积等数学工具建立动力学方程和雅可比矩阵,推导出整个系统的动力特性.应用Lagranged、Alemert原理建立系统的动力学模型,最后,通过ADAMS仿真软件,对机器人系统进行仿真,从而为建立控制策略、控制方法、轨迹规划打下坚实的基础.     

空气悬架的ADAMS建模研究

在对空气悬架的结构性能进行分析的基础上,以1/4车辆空气悬架为例,研究了空气悬架的简化模型、动力学方程,采用虚拟样机技术,在ADAMS的View模块中建立了1/4车辆二自由度动力学仿真模型.通过定义施加各种约束来限制构件之间的相对运动,从而构造出虚拟的实验平台.仿真结果表明,ADAMS虚拟技术为实体建模提供了很好的平台,为避免推导机械系统数学模型提供了一种新的途径,特别是为比较复杂的机械系统建模带来了很大的方便.     

机器人可视化动态仿真中的三维建模

机器人三维空间模型的建立是研究其动力学和运动学性的重要基础。要准确、逼真地进行三维建模必须恰当地选择开发工具,并简化由机器人连杆坐标变换和运动学方程所产生的复杂、大量的矩阵运算。在AutoCAD2005环境下,以VBA为二次开发工具,实行VBA和MATLAB的混合编程,把MATLAB作为后台矩阵计算引擎,可以较好地解决上述问题,成功地实现机器人计算机动态图形仿真系统的三维建模,从而为机器人动态仿真系统的开发奠定良好基础。     

欠驱动步行机器人实时仿真系统设计

开发了异构多软件平台融合的机器人实时仿真系统。在欠驱动步行机器人动力学建模中引入虚拟样机技术,利用ADAMS软件生成动力学模型,利用MATLAB软件设计控制器,二者通过接口实现联合仿真;在开发人机界面及连接各个模块的接口中引入MATLAB和VC＋＋混合编程技术,完成对硬件的驱动控制及系统平台的操作。该仿真系统实现对欠驱动步行机器人进行理论步态仿真、控制方法的开发及实验研究,对实体机器人的控制调试、实时控制算法的设计。     

基于ADAMS和Vega的地面机动武器仿真系统的研究

结合数值仿真和视景仿真技术,建立了地面机动武器系统的分布式交互仿真平台,该集成仿真系统具备多种仿真功能,能够用于新型武器装备的研制和大规模军事演练。按照该仿真系统结构,实现了某地面移动机器人的仿真系统。其动力学仿真子系统用ADAMS的履带工具箱（ATV）建立了该机器人的动力学模型。并对起步工况、最高直驶速度和转向特性进行了动力学仿真分析,得到该数字系统较为完整的虚拟实验数据,并通过交互接口将仿真数据用于视景驱动。视景仿真子系统采用MultiGen Creator／Vega实现,分析了视景模型的数据组织结构和简化处理,基于Vega编制了视景仿真程序。