XI'AN TECHNOLOGICAL UN IVERSITY考核科目：机电系统仿真技术学生所在院（系）：机电工程学院学生所在学科：机械制造及其自动化 考核题目：焊接机器人的建模与仿真 学生姓名：贾川学生学号：1402210034学生班级：S14020012015年1月3日焊接机器人的建模与仿真以焊接机器人为例，介绍在ADAMS环境中进行模型建模和约束的添加，以及对建立好 的模型进行仿真分析，对模型进行优化1 模型分析焊接机器人（如图1 所示）由底座、躯干、肩构件、手臂、手腕、机械手六部分构成， 各个构件由旋转副联接本焊接机器人有5个自由度，可以完成对复杂空间位置的工件的焊 接工作图 1 焊接机器人模型如图所示，机械手的位置由这些构建间旋转副旋转角度决定，每个旋转副将添加旋转驱 动，并由电脑程序控制它们的远动在本章的实例中将介绍怎么在ADAMS 2013中模拟焊接 机器人的工作，进行运动学仿真，并测量机械手焊接点的位置变化曲线2 创建模型2.1启动ADAMS并设置工作环境（1）启动双击桌面上ADAMS/View的快捷图标打开ADAMS/View在欢迎对话框中 选择“新建模型”，在模型名称栏中输入:welding_robot ；在重力名称栏中选择“正常重力 （-全局Y轴）”；在单位名称栏中选择"MMKS mm,kg,N,s,deg”。
如图3所示图3 adams 启动设置界面图图 4 网格参数设置对话框(2)设置工作环境对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求在ADAMS/View菜单栏 中,选择设置下拉菜单中的工作格栅命令系统弹出设置工作网格对话框;将网格的尺寸(Size) 中的X和Y分别设置成1000mm和1000mm,间距中的X和Y都设置成25mm然后点击 “确定”确定如图4所表示X I用鼠标左键点击选择(Select)图标 ，控制面板出现在工具箱中用鼠标左键点击动态放大(Dynamic Zoom)图标 ‘，在模型窗口中，点击鼠标左键 并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小2.2 创建底座(1) 打开建模工具栏，单击拉伸按钮亀，将选项设置成新建部件、轮廓设置成 点、勾选闭合、路径设置成向后、长度设置成125mm，然后在图形区依次选择(-200,-200,0)、(200，-200,0)、(200,200,0)和4个位置，在选择完第四 个点时，单击右键可创建一个拉伸体在底座上单击右键，在弹出的菜单【Part:PART_2】-【重命名】，在弹出的修改名称对话框中输入base如图1 (a) 所示2) 在工具栏按钮中单击打孔按钮辱，，将半径设置成100，深度设置成100，然 后单击刚创建的拉伸体，在栅格原点附近创建孔，并在孔上右键，在弹出的菜单 中选择【HoleFeature:Hole_1】一【修改】，在对话框中，将中心坐标值设置成(0,0,0)，生成图如1所示。
图 1—底座构件2.3 创建躯干(1) 按照第(2)步的方法，将工作栅格设置为XZ面，设置原点为底座上表面 中心点单击几何建模工具栏中的圆柱体按钮将选项设置成New Part, Leng th设置成100，Radius设置成100,同时勾选，在图形区单击工作栅格的原 点然后向下拖动鼠标，就可以创建一个圆柱体，创建的圆柱体更名为trunk，图 形如图2所示图二 躯干构件(2) 单击几何建模工具栏中的拉伸按钮辺，将选项设置成新建部件、轮廓设置 成点、勾选闭合、路径设置成圆心、长度设置成00mm，先选择trunk件，然后 在图形区依次选择(-25,0,0)、(-25,500，0)、(-50,500,0)、(-50,650,0)、(-25,650,0)、(-25,525,0)、(25,525,0)、(25,650,0)、(50,650,0)、50,500,0）（25,500,0）、和（25,0,0），在选择最后一个点时，单击右键， 就可以创建一个拉伸体，如图3所示如果在选择工作栅格的点时比较难选，可以按住键盘上的Ctrl键就会捕捉到工作栅格图3 创建拉伸体f （3）单击几何建模工具栏中的圆柱体按将设置选项设置成新建部件、长 度设置成200mm，半径设置成25,在图形区的（-100,600,0）处单击鼠标左键，然后从左到右水平拖动鼠标创建一个圆柱体，如圏所示。
单击布尔求差按钮先单击trunk件，再单击圆柱体，就可以在圆柱体上打出一个圆孔副主图4 创建圆柱体2.4 创建肩构件(1)选取(0,600,0)为原点，单击几何建模工具栏中的拉伸按沪匚 将选项设置成新 建部件、轮廓设置成点、勾选闭合、路径设置成圆心、长度设置成50，然后在图 形区依次选择(-25，0,0)、(-25，300,0)、(-50，300,0)、(-50，400,0)、 (-25，400,0)、(-25，325,0)、(25,325,0)、 (25,400,0)、 (50,400， 0)、(50,300,0)、(25,300,0)、(25,0,0)，在选择完最后一个点时，单 击鼠标右键，就可以创建一个拉伸体，将新构件的名称更改为shoulder，如图所示图5 肩构件(2) 单击几何建模工具栏中的圆柱体按袒，将设置选项设置成新建部件、长 度设置成 100，半径设置成 25，先按住 Ctrl 键，在图形区单击(-50,0,0)和(50,50,0)两点，创建一个圆柱体然后单击布尔求和按钮〔色：，先单击shoulder 件，再单击新创建的圆柱体，将两个构件合为一个构件3) 单击几何建模工具栏中的圆柱体按将设置选项设置成新建部件、长 度设置成 200，半径设置成 12.5，在图形区先单击(-100，-375,0)，再单击(100,375,0)，创建一个圆柱体，然后再单击工具栏上的布尔求差按钮匸^, 先单击 shoulder 件，再单击新创建的圆柱体，就在 shoulder 件上打出一个圆孔 最后构件的外形如图6 所示。
图 6 肩构件2.5 创建手臂（1）设置工作格栅原点为（0,375,0），方向为全局XY，单击视角匸丿单击几 何建模工具栏中的拉伸按钮型，将选项设置成图7所示 然后在图形区依次单击（-25,-300,0）、（-25，800,0）、（25，800,0）和 （25，-300,0）这四个点，然后将构件重新命名为arm新建郃件 T图7 手臂拉伸体创建枪廓方#:（2）单击几何建模工具栏中的圆柱体按汐，将设置选项设置成新建部件、长 度设置成100，半径设置成12.5，在图形区先单击， （-50， 0, 0），再单击（50, 0, 0）， 创建一个圆柱体然后单击尔求和按钮i应i，先单击arm件，再单击新创建的圆 柱体，可以将两个构件合成一个件3）设置工作格栅，原点位置选取为（0,800,0）,选项设置如图8所示单击［上」 将图形拖动到中心位置单击几何建模工具栏中的拉伸按逍，将选项设置成 新建部件、轮廓设置成点、勾选闭合、路径设置成圆心、长度设置成50，然后在 图形区依次选择（-10，0,0），（-10，-50,0），（10，-50,0），（10,0,0） 在选择完最后一个点时，单击鼠标右键，就可以创建一个拉伸体。
然后再单击工 具栏上的布尔求差按钮£〈，先单击arm构件，再单击新创建的拉伸体，就在arm件上切除一个立方体4）单击几何建模工具栏中的圆柱体按钮©4,将设置选项设置成新建部件、长 度设置成15，半径设置成25，在图形区先单击，（-25，0,0），再单击（-10,0,0）， 创建一个圆柱体然后单击尔求和按钮〔应^，先单击arm件，再单击新创建的圆 柱体，可以将两个构件合成一个构件利用同样的方法在（10,0，0），（25,0,0） 创建圆柱体，并与arm合成一个构件5）单击几何建模工具栏中的圆柱体按加,将设置选项设置成新建部件、长度设置成100，半径设置成12.5，在图形区先单击，（-50，0,0），再单击（50,0,0），创建一个圆柱体然后再单击工具栏上的布尔求差按钮先单击arm构件，再单击新创建的圆柱体，就在arm件上形成两个圆孔，如图B所示图8 手臂联接处的创建2.6 创建手腕（1）单击单击几何建模工具栏中的拉伸按炉「将选项设置成新建部件、轮廓设置 成点、勾选闭合、路径设置成圆心、长度设置成50，然后在图形区依次选择（-10，-25,0）、（-10，175,0）、（10，175,0）、（10，-25,0）在选择完最后一个点时，单击鼠标右键，就可以创建一个拉伸体，将新创建的构件重命名为wrist。
2） 单击几何建模工具栏中的圆柱体按右，将设置选项设置成新建部件、 长度设置成50，半径设置成12.5，在图形区先单击（ -25，0,0 ） ，再单击（ 25,0,0） ， 创建一个圆柱体然后单击尔求和按钮〔应：.，先单击wrist，再单击新创建的圆 柱体，可以将两个构件合成一个构件，如图9 所示3） 单击几何建模工具栏中的圆柱体按将设置选项设置成新建部件，长 度设置成 10，半径设置成 50，在图形区先单击（ 0,100,0） ，再单击点（0,110,0），创建一个新的圆柱体，如图13所示然后再单击单击尔求和按钮〔，先单击wrist件，再单击新创建的圆柱体，可以将两个构件合并为一个构 件图 9 手腕构件2.7 创建机械手1）单击菜单设置-工作格栅，在工作栅格对话框中，设置原点为（0,175,0），方向为全局Y乙单击按钮，调整视图方向单击几何建模工具栏中的拉伸按钮•，将选项设置成新建部件、轮廓设置成点、勾选闭合、路径设置成圆心、长度设置成40， 然后在图形区依次选择点（25，-30,0）、（40，-30,0）、（40，30,0）、（-40,30,0）、-40,-30,0)、(-25,-30,0)、(-25,15,0)和(25，15,0)点，在选择最后一个点时，单击鼠标右键，就可以创建一个拉伸体，将新创建的构件取名为hand。
2)设置工作格栅为全局XY，点击视角方向巴，单击⑥，在打孔选项中，设置 半径为5,长度为15,选择hand构件，点击位置(0,-15, 0),则形成一个圆孔将视角切换到 ，点击位置(0,-15, 0),形成第二个孔3)单击几何建模工具栏中的圆柱体按将设置选项设置成新建部件，长 度设置成80， 半径设置成5， 在图形区先单击( 40,-15,0 ) ， 再单击点(-40,-5,0)，创建一个新的圆柱体，如图13所示然后再单击单击尔求和按钮 先单击wrist件，再单击新创建的圆柱体，可以将两个构件合并为一个构 件4)单击几何建模工具栏中的圆柱体按診V,将设置选项设置成新建部件，长度设 置成 50，半径设置成10，在图形区先单击(0,30,0)，向上拉鼠标，创建一个新的圆柱体然后再单击单击尔求和按钮 个构件合并为一个构件钮应：，先单击hand件，再单击新创建的圆柱体，可以将两(5)单击几何建模工具栏中的圆柱体按附禺将设置选项设置成新建部件、长度设置成再单击单击尔求和按钮l150，半径设置成3，在图形区先单击(0,80,0)，向上。