基于ADAMS的机床机械手动力学仿真研究

魏书平等

摘 要：文章以某企业自动化上下料机床机械为研究目标，构建了简化的机床机械手模型，然后把该模型导入到ADAMS进行后续的约束和驱动添加，从而获得机械手的虚拟样机。并通过运动仿真模拟了机械手关节的运动曲线，结果表明所建立模型正确性与合理性，为后续研究奠定了基础。

关键词：机床机械手；ADAMS；动力学仿真

在现今的高端智能装备制造业中，机器人（机械手）是一种极其重要的智能化装备。机器人的诞生将使生产率得以显著提高、工作环境得以改善等。所以对机器人的研究意义非凡。许多国内外学者已在机械手控制、设计等相关方面做了大量的研究工作[1-5]。基于ADAMS软件，文章对机床机械手动力学进行仿真，仿真结果表明所构建三维模型合理性及正确性，为为后续研究奠定了基础。

1 应用背景及功能分析

从某企业的实际出发，分析机床机械手完成的功能如下：机床机械手将毛坯件从物料板或者物料箱中取出，放置于机床A中，将机床A加工好的机械手放置于机床B中，将机床B加工好的零件取出，放置到成品车上，完成一个循环。

2 基于ADAMS的机床机械手动力学仿真

2.1 模型构建

在ADAMS中构建复杂的三维模型比较困难，因此，在保证功能的前提下，首先构建了简化的机床机械手模型，如图1所示。

2.2 动力学仿真分析

将三维模型导入到ADAMS中，将相应的运动副约束和驱动约束添加到模型中，如图2所示。

经仿真后得到机械手各关节位移变化的曲线（图3）、各关节力变化的曲线（图4）、各关节角加速度变化的曲线（图5）。

从仿真结果可以看出，机械手的各个关节的运动比较平稳，角位移、角加速度和关节力的变化曲线变化比较平缓，由此证明了所设计的机床机械手结构是比较合理的。

3 结束语

通过对机床机械手的运动学仿真分析，使机床机械手的整个运动功能直观，同时得到了各关节的驱动力、各关节的位移、角加速度变化曲线。该结果可以为机械手的轨迹控制与规划提供基础；另外，通过仿真可以带来设计过程的简化、开发费用的减少、设计周期的缩短等诸多好处，并为下一步机械手的智能控制提供了一定的参考。

参考文献

[1]黄金风.MSRS和ODE环境下POWERCUBE模块化机械手的仿真研究[D].大连：大连交通大学，2010.

[2]张明辉，禚宝海.Diamond并联机械手动力学仿真的Simulink实现[J].山东科技大学学报：自然科学版，2010，29（1）：90-94.

[3]刘淑英，张明路，韩慧伶.五自由度机械手动力学分析与仿真[J].河北工业大学学报，2009，38（2）：32-36.

[4]Muller A， Hufnagel T. Model-based control of redundantly actuated parallel manipulators in redundant coordinates. Robotics and Autonomous Systems， 2012， 60（1）：563-71.

[5]王霞，李占君，王平.基于ADAMS的六自由度机械手的运动仿真分析[J].矿山机械，2010，38（8）：28-31.

作者简介：魏书平，女，安徽工程大学本科生。