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1轨迹规划的原理1.1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。1.2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）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。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“一般点驱动”和“样条函数驱动”工具。图1一般点驱动参数设置对话框2）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。3）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。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25自由度串联焊接机器人2.1轨迹曲线空间圆锥螺旋曲线的参数方程为：2cos2sinxattTyattTSztT•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。图3空间圆锥螺旋曲线2.2添加点驱动15cos15sin15xttyttzt在指端选择一参考点输入运动参数2.3仿真生成各驱动关节输入曲线利用AnimationControls中的trace功能观察参考点的运动轨迹。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。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。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）。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2.6误差分析图8参考点位移误差曲线最大误差x方向：1.2197×10-8y方向：0z方向：1.911×10-8