[發明專利]基于SolidWorks、ADAMS環境的球形機器人綜合仿真方法有效
| 申請號: | 201610069088.1 | 申請日: | 2016-02-01 |
| 公開(公告)號: | CN105654836B | 公開(公告)日: | 2018-03-16 |
| 發明(設計)人: | 石立偉;郭書祥;何彥霖;潘邵武 | 申請(專利權)人: | 北京理工大學 |
| 主分類號: | G09B25/02 | 分類號: | G09B25/02 |
| 代理公司: | 北京理工大學專利中心11120 | 代理人: | 高燕燕 |
| 地址: | 100081 *** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 基于 solidworks adams 環境 球形 機器人 綜合 仿真 方法 | ||
1.一種基于SolidWorks、ADAMS環境的球形機器人綜合仿真方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟一、在SolidWorks環境中建立兩棲球形機器人模型,并在SolidWorks中建立機器人的整體結構;
步驟二、建立機器人的機身坐標系和相關的運動參數,以機器人中間平板的中心作為全局坐標系(Xb,Yb,Zb)的中心Ob,重力方向為Zb軸的負方向,Yb軸的方向為機器人的運動方向,以機器人髖關節旋轉軸作為局部中心點O0,建立局部坐標系(X0,Y0,Z0),其方向和機器人的全局坐標系相同,設定機器人髖關節的擺動方向為水平面逆時針方向,L1為髖關節力臂,θ1為髖關節轉動角度;以機器人膝關節旋轉軸作為局部中心點O2,在機器人膝關節處建立局部坐標系(X2,Y2,Z2),Y2軸負方向為機器人重力方向,X2軸正方向為機器人前進方向,膝關節在垂直平面上進行擺動;L2為髖關節與膝關節旋轉軸的垂直距離,L3為膝關節力臂,θ2為膝關節的旋轉角度;設定足端地面接觸點為局部坐標系(X3,Y3,Z3)的中心點03,L4為膝關節旋轉軸與足端接觸點的垂直距離;
步驟三、假定右前腿髖關節的位置向量為{x,y,z},根據齊次矩陣變換的計算公式,對兩棲球形機器人的足端位姿矩陣進行分析,得到右腿足端的位置以及兩器球形機器人的雅克比矩陣;
步驟四、根據四足機器人的正向運動學,設機器人電機的位置用相對坐標位置向量P={px,py,pz}T表示,則兩棲球形機器人各個關節的角度表示為
θ1=arctan(-py/px)(4)
t=(r-l1)2+pz2+l42-l32/2l4,
由于機器人四條腿的運動機理基本相同,所以其他三條腿的正運動學也可以用同樣的方法得到;
步驟五、將SolidWorks中模型進行簡化,即刪除對運動學沒有影響的復雜特征,然后將簡化模型保存為*.XT格式,導入到ADAMS動力學仿真環境中,首先設定環境參數,剛體幾何尺寸、材料類型或密度或質量參數;然后在ADAMS中導入真實地面作為機器人的行走環境,同時設定機器人足端與地面的接觸,設定各剛體之間關節自由度數及關節類型,并在ADAMS中設定足端與地面剛體之間碰撞類型、摩擦約束及相關參數設定,最后根據實際要求,對機器人的膝關節和髖關節設定旋轉副,并添加相應的驅動函數。
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