本科畢業(yè)設計（論文）ADAMS環(huán)境下工業(yè)機器人運動控制和聯(lián)合仿真MOTIONCONTROLANDCOSIMULATIONOFINDUSTRIALROBOTINADAMSENVIRONMENT年級學號姓名專業(yè)機械設計制造及其自動化指導老師2009年6月XXX大學本科畢業(yè)設計論文第I頁院系機械工程學院專業(yè)機械設計制造及其自動化年級2005姓名XXX題目ADAMS環(huán)境下工業(yè)機器人運動控制和聯(lián)合仿真指導教師評語指導教師簽章評閱人評語評閱人簽章成績答辯委員會主任簽章年月XXX大學本科畢業(yè)設計論文第II頁畢業(yè)設計（論文）任務書班級機械057班學生姓名XXX學號XXX發(fā)題日期2009年3月20日完成日期2009年月日題目ADAMS環(huán)境下工業(yè)機器人運動控制和聯(lián)合仿真1、本論文的目的、意義在制造系統(tǒng)中，工業(yè)機器人扮演著重要的角色，從加工、制造、裝配，配送等過程環(huán)節(jié)，工業(yè)機器人因其自身的靈活性應用越來越廣泛，它已經成為當代工業(yè)自動化三大領域之G980，它的G8712G5191G20652G1314和應用程G5242G2465應G1998G1114G980G1022G3281G4490工業(yè)G8712G5191的G20652G1314G452本G20045目G17902過G4557工業(yè)機器人運動學、系統(tǒng)G8181G3423G5326G12447G994仿真，G11752G12362工業(yè)機器人在G1363用中的運動學G2010G7524G1209及G3534本的控制G7053G8873，G5194G17902過ADAMSG4466G10628G4557工業(yè)機器人G4466G19481運動的G11752G12362和仿真，G4570控制G2721應過程G17902過G50G83G72G81G42G47環(huán)境G4466G10628G16282G7235仿真G4522、學生應完成的任G21651G709G9316程G5219及G11468應的文G7735，G4466G10628G3926下G2163G14033工業(yè)機器人運動學G8181G3423G5326G12447G994仿真，動G2159學G8181G3423G5326G12447G994仿真，G17902過MG68G87G79G68G69控制G8181G3423G17767G1998的G6980G6466G4466G10628G16282G7235仿真等G4522G709G13775G16805G16850題G11468G1863G3818文G17176G7021G4523G709G8617業(yè)論文G16840G7138G1082G4523、論文G2520G18108G2010G1881G4493及G7114G19400G2010配G708G186112G2620G709G12544G980G18108G2010G4466G1076G16855G11752、G6922G19610G17176G7021G70812G2620G709G12544G1120G18108G2010G7053G7708G17885G6333、G5647G1319設計、G17731G1226G10099G5725G7083G23G2620G709G12544三G18108G2010系統(tǒng)G5326G8181、G13546程G7085G27G2620G709G12544G3247G18108G2010聯(lián)合仿真、G8991G16809及文G7735的G13546G1901G7089G2620G709G12544G1128G18108G2010G13546G1901G8617業(yè)論文G16840G7138G1082G7081011G2620G709評閱及答辯G70812G2620G709指導教師年月日G4469G6221人年月日XXX大學本科畢業(yè)設計論文第III頁摘要G15406G6323G7691機G6228G7427G4613G7171在G5326造G12544G980G2500G10301G10714G7691機之G2081G15設計師G2045用計G12651機G6228G7427G5326G12447機械系統(tǒng)的G6980G4395化G8181G3423G15G17839G15904仿真G2010G7524G5194G1209G3282G5430G7053G5347G7186示該系統(tǒng)在真G4466工程條G1226下的G2520種特性G15從而修改G5194得到最優(yōu)設計G7053G7708的G6228G7427G452ADAMSG17731G1226G7171目G2081G3281G19481上應用最為廣泛的G15406G6323G7691機G2010G7524G17731G1226，用戶可G1209運用該G17731G1226非常G7053便地G4557G15406G6323機械系統(tǒng)G17839G15904靜G2159學、運動學和動G2159學G2010G7524G452但針G4557復雜的機器人機械系統(tǒng)，要想準確的控制其運動，僅依靠ADAMSG17731G1226自身也很難做到；MATLABG17731G7171MATHWORKS公司開發(fā)的G980種G19610計G12651、G3282G5430可G16282化和G13546輯G2163G14033于G980G1319的優(yōu)秀G6980學應用G17731G1226，具有強大的計G12651G14033G2159，G14033夠G5326G12447復雜的控制G8181G3423準確控制復雜機器人系統(tǒng)的運動；OPENGLG708開放G5347G3282G5430庫全稱G709G7171SGI公司開發(fā)的底層三維G3282G5430API，目G2081在G3282G5430開發(fā)領域已成為工業(yè)標準G452G1363用OPENGL可G1209創(chuàng)G5326G16282覺質量接近射線跟蹤程G5219的精致漂亮的3DG3282G5430G452VISUALC60已經成為G19610G13546輯、G13546G16805G452運G15904、G16855G16809為G980G1319的G2163G14033強大的G19610成G13546程環(huán)境，在WINDOWSG13546程中占有重要地位G452OPENGL和VISUALC60有緊密接口，G2045用G1120者可G1209開發(fā)G1998優(yōu)秀的G16282鏡仿真系統(tǒng)G452ADAMS、MATLAB和VISUALC60由于定位不同，都有G2520自的優(yōu)勢和缺點，但G7171三者之G19400又可G1209G17902過接口聯(lián)合控制或者混合G13546程G452本文G2010別G2045用ADAMSG4557三自由G5242機器人的運動學和軌跡優(yōu)化G7053G7708G17839G15904G11752G12362，G2045用VISUALC60、OPENGL和從MATLAB里導G1998的控制G8181G3423的G6980G6466G4557三自由G5242機器人G17839G15904G1114G16282G7235仿真的G11752G12362G452論文首先G17902過G5326G12447坐標系和矩陣變換，G4557剛G1319的空G19400表示G17839G15904G1114闡述，然后采用G17902用的DHG8873則，G4570機器人G1863節(jié)角G5242參G6980化，推導G1998其正運動學G7053程和逆運動G1863節(jié)角，G5194計G12651G1998機器人手G18108的初始坐標G452其次采用ADAMSG17731G1226，詳細介紹G1114機器人三維G5326G8181過程，包括整G1319框架構G5326，單G1022構G1226繪G3282和布爾運G12651等，G5194G4557機器人G1863節(jié)點G17839G15904G1114參G6980化設計G452最后從機器人軌跡G16280G2022的G3534本G2419G10714和G7053G8873G1998發(fā)，G8616G17751G2010G7524G1114G1863節(jié)空G19400軌跡G16280G2022和G11464角坐標空G19400軌跡G16280G2022的G5058別，G5194采用三次G3822G20045G5347和G1128次G3822G20045G5347G4557機器人G17839G15904G1114軌跡G16280G2022，G2045用ADAMSG17731G1226中G1881G4896的STEPG2001G6980G4557運動軌跡G17839G15904G1114仿真G2010G7524G452然后在G58G76G81G71G82G90G86G59G51G51G85G82G73G72G86G86G76G82G81G68G79的系統(tǒng)環(huán)境下，G1209G57G76G86G88G68G79G79G38G14G14G25G170為開發(fā)工具，G5326G12447G1114三自由G5242機械手G16282G7235仿真系統(tǒng)G8181G3423，G4466G10628G1114仿真系統(tǒng)G4557MAG55G47AG37控制G8181G3423導G1998G6980G6466的G16847G2474和G2045用G452G1863G19202G16801G29運動學軌跡G16280G2022ADAMSG15406G6323G7691機G6228G7427G16282G7235仿真G13453G10714G7156射XXX大學本科畢業(yè)設計論文第IV頁ABSTRACTBEFOREMANUFACTURINGTHEFIRSTPHYSICALPROTOTYPE,THEDESIGNERSUSEDCOMPUTERTECHNOLOGYTOBUILDAMECHANICALSYSTEMOFDIGITALMODELFORANALYSISSIMULATION,WHICHSHOWEDTHATTHESYSTEMWORKSINREALCONDITIONSOFTHEVARIOUSCHARACTERISTICS,SOASTOBEREVISEDANDOPTIMALDESIGNTHISPROCESSISCALLEDVIRTUALPROTOTYPINGTECHNOLOGYNOWADAMSSOFTWAREISWIDELYUSEDINVIRTUALPROTOTYPINGANALYSISINTHEWORLD,ITISVERYCONVENIENTFORTHEUSERTOUSETHISSOFTWAREOTDOTHESTATICS,KINEMATICSANDDYNAMICSANALYSISFORTHEVIRTUALMACHINESYSTEMBUTTOTHECOMPLICATEDROBOTMECHANICALSYSTEM,ITISALSOVERYHARDTODOTHEACCURATECONTROLOFITSMOVEMENTONLYRELYONADAMSSOFTWAREITSELFMATLABISONEOFTHEOUTSTANDINGMATHEMATICSAPPLICATIONSOFTWAREINTEGRATINGCALCULATION,GRAPHICALVISUALIZATIONANDEDITINGFUNCTIONSDEVELOPEDBYTHEMATHWORKSCOMPANY,ANDITHASSTRONGABILITYINCOMPLEXCALCULATION,BEINGABLETOCREATETHECONTROLMODELTODOACCURATECONTROLOFTHEROBOTSYSTEMSCOMPLICATEDMOVEMENTOPENGLTHEFULLNAMEOFOPENGRAPHICSLIBRARIESISA3DGRAPHICSAPPLICATIONPROGRAMMINGINTERFACEINTHEBOTTOM,NOWHAVINGBEENTHEINDUSTRYSTANDARDINTHEAREAOFGRAPHICSDEVELOPINGYOUCANCREATEDELICATEANDBEAUTIFUL3DGRAPHICSUSINGOPENGL,WHOSEVISUALQUALITYISCLOSETORAYTRACINGPROGRAMVISUALC60HASBECOMEPOWERFULINTEGRATEDPROGRAMMINGENVIRONMENTWITHEDITING,COMPILINGOPERATINGANDDEBUGGING,ANDOCCUPIESANIMPORTANTPOSITIONINTHEWINDOWSPROGRAMMINGVISUALC60ANDOPENGLHASCLOSEINTERFACE,USINGTHEMWECANDEVELOPGOODENDOSCOPICSIMULATIONSYSTEMBECAUSEOFTHEDIFFERENTDUE,ADAMS,VISUALC60ANDMATLABHAVETHEIROWNRESPECTIVEADVANTAGESANDDISADVANTAGES,BUTWECANALSODOTHEJOINTCONTROLORMIXINGPROGRAMMINGTHROUGHTHEINTERFACEBETWEENTHETHREEINTHISPAPER,THEAUTHORDORESEARCHTOKINEMATICSANDTRACKOPTIMIZATIONSCHEMEOF3DOFROBOTBASEDONADAMS,ALSODOTHEVISUALSIMULATIONRESEARCHOF3DOFROBOTUSINGTHEDATAOFTHECONTROLMODELDERIVEDFROMTHEMATLABBASEDONVISUALC60ANDOPENGLFIRSTOFALL,THROUGHTHEESTABLISHMENTOFCOORDINATESANDMATRIXTRANSFORMATION,THERIGIDBODYOFTHESPACETHATWASELABORATED,ANDTHENUSETHEDHRULE,ROBOTPARAMETERSOFTHEJOINTWEREGAINED,EQUATIONSOFMOTIONWEREGIVEN,ANDTHEJOINTSANGLEWEREKNOWN,INITIALCOORDINATESOFROBOTHANDCANBECALCULATEDFOLLOWEDBYADAMSSOFTWARE,WEPROCESSEDDETAILSOFTHEROBOTTHREEDIMENSIONALMODELING,INCLUDINGTHEXXX大學本科畢業(yè)設計論文第V頁OVERALLFRAMEWORKFORBUILDING,MAPPEDASINGLECOMPONENTANDBOOLEANOPERATION,DESIGNEDPARAMETERSFORTHEROBOTANDTHEKEYPOINTSFINALLY,WEINTRODUCEDTHEBASICPRINCIPLESANDMETHODSOFROBOTTRAJECTORYPLANNING,ANDCOMPAREDDIFFERENCESBETWEENTHEJOINTSPACETRAJECTORYPLANNINGANDRECTANGULARCOORDINATESSPACETRAJECTORYPLANNINGTHECUBICPOLYNOMIALANDFIVEPOLYNOMIALOFTHEROBOTTRAJECTORYPLANNINGWERECARRIEDOUT,THESTEPFUNCTIONWEREUSEDONATRAJECTORYSIMULATIONANALYSISOFADAMSSOFTWARETHENINWINDOWSXPSYSTEMENVIRONMENT,USINGVISUALC60ASDEVELOPMENTTOOL,THEAUTHORESTABLISHA3DOFMANIPULATORVISUALSIMULATIONSYSTEM,REALIZINGTHEACCESSINGANDUSINGTOTHEDATAOFCONTROLMODELDERIVEDFROMMATLABKEYWORDSKINEMATICSTRAJECTORYPLANNINGADAMSVIRTUALPROTOTYPINGTECHNOLOGYVISUALSIMULATIONTEXTUREMAPPINGXXX大學本科畢業(yè)設計論文第VI頁目錄第一章緒論G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1711G171工業(yè)機器人的發(fā)G4649G10628G10378G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1711G172G15406G6323G7691機G6228G7427G12628介G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1711G172G171G15406G6323G7691機的定義和特點G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1721G172G172G11752G12362G10628G10378和發(fā)G4649G17247勢G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1721G17G23本文要G11752G12362的主要G1881G4493G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G23第二章機器人運動學G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1752G171空G19400點和坐標系的表示G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1752G171G171空G19400點的G2533量表示G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1752G171G172坐標系在G3278定參G13783坐標系中的表示G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G252G172坐標系的變換G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G252G172G171G21796次變換G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G252G172G172坐標系G11468G4557于G7071G17728坐標系的變換G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17102G172G173變換矩陣的逆G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17102G173機器人的正逆運動學G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17112G173G171正運動學的DG43表示G8873G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17122G173G172逆運動學G7053程的G8726G16311G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17152G17G23G5506G2010運動G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1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7G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1773實習報告G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G177G23XXX大學本科畢業(yè)設計論文第1頁第一章緒論11工業(yè)機器人的發(fā)展現狀19G251年，G13666G3281的G38G82G81G86G82G79G76G71G72G71G38G82G81G87G85G82G79G38G82G85G83和AMG41公司聯(lián)合制造G1114G12544G980G2500G4466用的示教G1889G10628G3423工業(yè)機器人，G17816G1182為G8502，G1002G11040上G4557工業(yè)機器人的G11752G12362已經經G2394G1114G3247G2325G1325年的G2394程，日本、G13666G3281、G8873G3281、G5515G3281的機器人G1147業(yè)已日G17247成G10099和完G2904G452工業(yè)機器人由G6817G1328機G708機械本G1319G709、控制器、G1294G7393G20549動系統(tǒng)和G7828G8991G1268G5875裝G13634構成，G7171G980種仿人G6817G1328、自動控制、可重復G13546程、G14033在三維空G19400完成G2520種G1328業(yè)的機G11017G980G1319化自動化生G1147設G3803G452特別G17878合于G3822G2709種、變G6221量的G7592性生G1147G452A1A2A3它G4557G12295定、G6564G20652G1147G2709質量，G6564G20652生G1147G6940G10587改G2904G2183動條G1226和G1147G2709的G5567G17907G7368G7044換代G17227著G2325G2010重要的G1328用G452采用工業(yè)機器人，不僅可G6564G20652G1147G2709的質量G994G1147量，而G1000G4557G1457G19568人身G4445全，改G2904G2183動環(huán)境，G1955G17743G2183動強G5242，G6564G20652G2183動生G1147G10587，節(jié)G13434G2419G7460G7021G9052G13803G1209及G19489G1314生G1147成本，有著G2325G2010重要的意義G452和計G12651機、G13605G13488G6228G7427G980G7691，工業(yè)機器人的廣泛應用正在日G11422改變著人G12879的生G1147和生活G7053G5347G452在制造業(yè)中，G4600其G7171在G8785G17722G1147業(yè)中，工業(yè)機器人得到G1114廣泛的應用G452G3926在G8623G3395制造G1926G2399、G2399G19148、G19215造等、機械加工、G9950接、G9921G3800G10714、表G19766G9046覆、上下G7021、裝配、G7828G8991及倉庫堆垛等G1328業(yè)中，機器人都已逐步G2474代G1114人工G1328業(yè)G452G3926，200G23年G5515G3281G8785G17722制造業(yè)中每1萬名工人中擁有工業(yè)機器人的G6980量為11G230G2500G452A0A5A4在G3281G3818，工業(yè)機器人G6228G7427日G17247成G10099，已經成為G980種標準設G3803被工業(yè)G11040廣泛應用G452從而，G11468繼G5430成G1114G980G6221具有影G2721G2159的、著名的工業(yè)機器人公司，它們包括瑞典的AG37G37RG82G69G82G87G76CG86，日本的G41ANUG38、YG68G86KG68G90G68，G5515G3281的KUKARG82G69G82G87G72G85，G13666G3281的AG71G72G83G87G55G72CHG81G82G79G82GY、AMG72G85G76CG68G81RG82G69G82G87、意大G2045G38G50MAU，英G3281的AG88G87G82G55G72CHRG82G69G82G87G76CG86公司，這些公司已經成為其所在地區(qū)的支柱性G1147業(yè)G452在我G3281，工業(yè)機器人的真正G1363用到G10628在已經接近20G3822年G1114，已經G3534本G4466G10628G1114G16809驗、引G17839到自主開發(fā)的G17728變，促G17839G1114我G3281制造業(yè)、勘探業(yè)等G15904業(yè)的發(fā)G4649G452200G23年全年G3281G1147工業(yè)機器人G6980量G708主要指在G3281G1881生G1147和組裝的G709突破1G2300G2500，G1147值突破G27億元人民幣G452G17839口機器人G6980量超過9000G2500，G17839口額達到2G17G25億G13666元G452G3281G1881G2520G1022工業(yè)機器人廠G4490都呈G10628G1998G1147銷兩旺的局G19766G452截至200G23年底，我G3281工業(yè)機器人市G3342已經突破30億元人民幣G452A0A6A4G10628階段，我G3281工業(yè)機器人正逐步發(fā)G4649成為G980種有影G2721G2159的G1147業(yè)G45212虛擬樣機技術簡介XXX大學本科畢業(yè)設計論文第2頁121虛擬樣機的定義和特點G15406G6323G7691機G6228G7427G4613G7171在G5326造G12544G980G2500G10301G10714G7691機之G2081G15設計師G2045用計G12651機G6228G7427G5326G12447機械系統(tǒng)的G6980G4395化G8181G3423G15G17839G15904仿真G2010G7524G5194G1209G3282G5430G7053G5347G7186示該系統(tǒng)在真G4466工程條G1226下的G2520種特性G15從而修改G5194得到最優(yōu)設計G7053G7708的G6228G7427G452該G6228G7427G1209機械系統(tǒng)運動學、動G2159學和控制G10714論為核心G15加上成G10099的三維計G12651機G3282G5430G6228G7427和G3534于G3282G5430的用戶G11040G19766G6228G7427G15G4570G2010散的零G18108G1226設計和G2010G7524G6228G7427G19610成在G980G17227G15G6564供G980G1022全G7044G11752發(fā)機械G1147G2709的設計G7053G8873G452它G7171G980種計G12651機G8181G3423G15它G14033夠G2465G7156G4466G19481G1147G2709的特性G15包括G3818G16278、空G19400G1863系G1209及運動學和動G2159學的特性G452借助于這G20045G6228G7427G15設計師可G1209在計G12651機上G5326G12447機械系統(tǒng)的G8181G3423G15伴之G1209三維可G16282化G3800G10714G15G8181G6323在真G4466環(huán)境下系統(tǒng)的運動和動G2159特性G15G5194根G64