ADAMS环境下并联坐标测量机运动分析与仿真

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ｒｌｌｉｋＣｔ６ａｌ－ｎＭＭ（ｏｒｉａｅＭｅｓｒｇＭａｈｅｂｓｄｏｈｔｒｐｍｏｍｄｔｅａｅｌＣｏｄｔｓａｕｉｃｉ）ａｅｎｔｅＳｅｔｌｆｒａｎｎｎｗａｎｈ
刘得军陈晓晖王世营韦荣方。，，，
（．１中国石油大学机电工程学院，１２４；．北京０２９２大庆石油学院，黑龙江大庆１３１；．６３８３中油管道天
然气压缩技术有限公司，山东德州２３２）５００
摘要：并联机构的运动学分析即是求解并联机构的输入与输出构件的位移、度、速加速度之间的关系。
ｓｅｐｅｄ，ａｃｌｒｔｏｆｉｐｕｏｃｅｅａｉｎｏｎｔｃｍｐｏｅｔｄｔｅｅｐａａｔｒｆｏｔｅｃｍｐｏｎｓｎｎｓａｈｓｒｍｅｅｓｏｕｐｕｏｎｎｅｔ．Ｔｈｓｐａｒｒｓａｃｅｉｐｅｅｅｒｈｓ
ＢａｅｎＡＤＡＭＳＥｎｉｏｍｅｓｄｏｖｒｎｎｔ
ＬＵＤ－ｎ，ＨＮＸａ－ｕＷＡＧＳｉｉｇ，ＩｅｕＣＥｉｈｉ，ｊｏＮｈ－ｎＷＥｏｇｆｇｙＩｎ－ｎ’ Ｒａ
（．ｈｎｎｖｒｉｆＰｔｌｍ，ｅｉ０２９ｈｎ；．Ｄｑｎｅｏｕｎｔｕｅａｉｇ１３１，１ＣｉａＵｉｓｙｏｅｏｕＢｉｎ１２４，Ｃｉａ２ａｉｇＰｔｌｍＩｓｔｔ，Ｄｑｎ６３８ｅｔｒｅｊｇｒｅｉＣｉａｈｎ）
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｉｅｔｓｓｍｕａｉｎｏａｌ－ｎｃａｉｍｌｖｓｔｅｒｌｉｎｂｔｅｈｉｃｍｅｔｅｋｎｍａｉｉｌｏｆｐｒｅｌｋｍｅｈｎｓｓｏｅｈｅａｏｅｗｅｎｔｅｄｓｌｃｔａｌｌｉｔｐａｅｎ，
简化并联坐标测量机的运动学逆解和正解，为进一步对并联坐标测量机的系统优化创造了有利条件。
关键词：并联坐标测量机；拟样机；虚运动学；算机仿真计
中图分类号：Ｇ５Ｔ６９文献标识码：Ａ
ＫｉｅｔａｙｉｎｉｕａｉｎｆｒａＰｒｌｌ－ｉｋＣｏｒｉａｅＭｅｓｒｎａｈｎｎｍａｉＡｎｌｓｓａｄＳｍｌｔｏａａｌ —ｌｏｄｎｔａｕｉｇＭｃｉｅｃｏｅｎ
ＶｉｔａｏｏｙｐｅｍｏｌｏｈＳｒａｌｌｌｋｃｏｄａｅｍｅｓｒｎｃｉｅｉｓａｌｈｙｕｅｏ－ｒｕｌＰｒｔｔｄｅｆｔｅ６－ＰＳｐａｌｅ・ｉｏｒｉｔａｕｉｇｍｈｓｅｔｂｉｅｂｓｆｍｅｎｎａｎｓｄｃａｉｙｎｍｉａｙｓｓｓｆｗａｅＡＤＡＭＳｈｃａａｃａｌｉｏｔｒｎｎ．Ｎｏｎｙｔｅｋｅｔｃｄａａｃｆｔｅ６Ｓｒａｌｌｌｋｔｏｌｈｉｍａｉｓａｙｎｍｉｓｏｈ－ＰＳｐａｌｅ－ｉｎｎｎ
文章以基于Ｓｗｒ平台的六自由度并联机构坐标测量机为研究对象，ＡＡＳ软件环境下建立了六ｔａｅｔ在ＤＭ
自由度并联坐标测量机的虚拟样机模型，然后基于虚拟样机对所研究的并联坐标测量机进行了运动学
仿真。通过软件仿真，以对并联坐标测量机各种运动性能产生直观的了解，而为并联坐标测量机的可从设计与开发提供软件验证方法，建立物理样机打下坚实的基础。同时利用虚拟样机技术还可以大大为
ｏｒｉｔａｒｈｉａｅ，ｕｓｈｏｔｃｃｌｅＦｒｌｔｅｌｓｔｅａｌｃｏｄａｅｍｅｕｉｇｍｃｉｅａｅｓｌｔｄｂｔｌｏｔｅｃｎａｔｆｒｅｉａａｚ．ｉｔｉｒａｉｅｈａ－ｎｓｎａｎｒｍｕａｏｓｎｙｄｓｙ，ｚｎｙｉｏｒｏｍａｃｓｏｒａｅ－ｎｏｄａｅｍｅｓｒｇｍｃｉｅｎｄｏｆｓａｆｅｔｖｔｏｒｄｉ－ｓｓｆｐｅｆｒｎｅｆｐａＵｌｉｋｃｒｉｔａｕｉｌｏｎｎａｈ，ａｆｅｃｉｅｍｅｈｄｆｅｇｎｒｅｎｏｓｎｇｐａａｅ－ｎｏｒｉａｅｍｅｓｒｇｍｃｉｅｗｉｉｌｉｎｓｆｒｅＩｉｔｅｂｉｏｕｌｉｇｐｙｉｓｎｉｒＵｌｌｋｃｏｄｎｔａｕｉｈｔｓｉｎａｎｈｍｕａｏｏｗａ．ｔｓｈａｓｆｂｉｎｈｓｔｔｓｄｃｐｏｏｙｅＳｏｄｙ，ｈｖｒｅａｄｆｒｒｄｋｅｔｓｏａａｌ・ｎｒｔｔｐ．ｅｎｌｔｅｉｅｓｗａｉｍａｉｆｐｒｌｌｌｋＣＭＭｓｓｍｐｉｅｙｔｅＶｉｕｃｎｎｏｎｃｅｉｉｉｌｄｂｈｒａｉｆｔｌＰｏｏｙｅｔｃｎｌｇ．ｔｃｅｔｓａｄａｔｇｏｙｔｍｐｉｉ￣ｉｎｔａａｅ－ｎｒｔｔｐｅｈｏｏｙＩｒａｅａｖａｅｆｒｓｓｅｏｔｚｏｏｐｌｌｉｋＣＭＭ．ｎｎｍｒｌｌ
维普资讯
・
设计与研究・
组床与自化Ｊ－合机动ｊｒ￣技术
文章编号：０２６（０７１ — ０８— ４１１— ２５２０）１０１００
ＡＡＳ境下并联坐标测量机运动分析与仿真米ＤＭ环

基于ADAMS的并联机构的运动分析和仿真

２科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ选定　Ｒ＝１／２　的　ＬＤＰＣ　码，采用　ＢＰＳＫ　调制，经过Ｐｒｏａｋｉｓ’Ｃ　信道模型，采用不同的码长，经３次迭代，得到ＳＮＲ　与ＢＥＲ的关系如下。

从图１中可以看出，在　ＰｒｏｋｉｓＣ信道中，采用　ＭＭＳＥ－ＬＥ，随着码长的增加，所需要的比特能噪比会有所下降。

这是因为随着数据块长度的增大，ＢＰ　译码算法的去相关能力也会增强。

但码长到一定程度时，其所需要的比特能噪比就变化不大了。

当数据块的长度从５１２增加至４０９６的时候，ＭＭＳＥ－ＬＥ算法所获得的增益约ｌｄＢ。

从图２中可以看出，随着迭代次数的增加的进行，系统的误比特性能越来越好，这是　ＬＤＰＣ　码均衡通过迭代均衡／译码，充分利用均衡技术以及外部信息来提高性能的结果。

最初迭代的编码增益较高，但随着迭代次数的增加，这种增益增长就会相对缓慢下来，经过约３到５次迭代，它的ＢＥＲ的值就基本上在一个数量级上作小幅度变化。

继续迭代下去就没有必要了。

从图２中还可以看到：在低比特能噪比情况下，ＭＭＳＥ　ＬＥ通过迭代所获得的增益并不是很大；但是在高比特能噪比情况下，其增益就很明显了。

这是因为在低比特能噪比情况下，解码器产生的是不可靠的判决。

这样，先验信息的可靠性就不会随着迭代次数的增加而显著增加。

而当　ＳＮＲ　大到一定程度时，如与传统的串联机构相比，并联机构由于其具有刚度大、精度高、承载能力强、速度和加速度高、结构简单等优点，逐渐成为制造业的研究热点之一。

它的应用领域涉及机床、机器人、运动模拟器、娱乐、医疗等方面，应用前景十分广阔。

然而由于并联机构的自身特点，其设计计算较串联机构更为复杂，在建立方程和求解方程的过程中会耗去大量精力的工作。

现可利用动力学仿真软件建立机械系统的仿真模型，进行运动学和动力学仿真研究，从而大大提高设计效率。

ＡＤＡＭＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）软件是当今世界上使用最广的机械系统仿真分析软件，本文以１ＰＴ＋３ＴＰＳ型并联机构为例，利用ＡＤＡＭＳ仿真软件实现对并联机构的建模和运动学仿真分析。

基于ADAMS的并联机床运动学和动力学仿真

一个一般点运动激励，然后运用 ! ／ " !# $ % & ’ ( 提供的函数生成器定义关于时间的函数，来构造该运动激励 ) 个方向的运动（包括)个移动和) 个转动），使动平台刀／头点实现期望运动，然后应用 ! " !# $ % & ’ ( 的对象测量功能，对模型作运动学分析。例如在动平台刀头点加一运动激励，其运动方程为：（，（4 ，）／（45 * + , -./ 0! " 1 # 2 & 3 ’ )） !" 1 # 2 & 3 ’ ）（，）（（／／ 2 & 3 ’6 7 8 0!" 1 #2 & 3 ’4 !9 : $; 1 !2 & 3 ’ 54） 4）（） 2 & 3 ’ 5 4 （，）（; （）／ * + , <. 7 8 0!" 1 # 2 & 3 ’ 4 !$ 1 = 1 ! 2 & 3 ’ 54 ）／（） 4 2 & 3 ’ 5 4 （) ，）／（)52 ） * + , > .5? 0 0!2 & 3 ’ !" 1 # 2 & 3 ’ & 3 ’ 5 （，）／（） ) 0 0 !" 1 # 2 & 3 ’ ) 2 & 3 ’ 5 ) （／）（／ @ A 2 -. ; 1B ! $ 1 = （2 & 3 ’ 5 4）! ; 1 4）! （，）／（） " 1 # 2 & 3 ’ 4 2 & 3 ’ 5 4 （，（; ／（4 ，）／ @ A 2 < ." 1 # 2 & 3 ’ )） ! 1 7 C） !" 1 # 2 & 3 ’ （（; ／（（2 ／ 4 52 & 3 ’） 6 1 B） !9 : $ & 3 ’54） !; 1 4） ! （，）／（） " 1 # 2 & 3 ’ 4 2 & 3 ’ 5 4 @ A 2 > . 0 !2 & 3 ’ 然后在 ! ／ " !# $% & ’ ( 中进行 ? 、 / D 4 0 0 步的仿真模拟，使动平台刀头点实现如图8所示的运动轨迹。所测得的 4 根驱动杆杆长随时间的变化曲线如图 E 所示，进而在 ! ／ " !# $ ; A D 2 ; + A F 中对该曲线进行 G ’ D D A + 数值求导，获得 4 根驱图8 并联机床运动仿真动杆驱动速度随时间的变化曲线，如图4所示。图4 4根驱动杆伸缩速度随时间的变化曲线容易地判断在运动过程中，几何约束条件是否遭到破坏、构件间是否发生干涉。并联机床几何约束条件主要有驱动杆杆长约束、球铰约束、虎克铰约束和电主轴与驱动杆干涉约束，当动平台刀头点沿某一轨迹运动时，各约束条件不能被破坏，即不能发生干涉。以定平台虎克铰为例，虎克铰由两级回转副所构成，通过第一级回转副与定平台相连，通过第二级回转副与驱动杆大端相连。两级回转副的转角 ! ，7 应满足约束条件： ! ?! ? 3 & H" ，7 。在! ／ ! " !# $ % & ’ ( 中进行 ? "! ? 3 , I! 3 & H "! 7 "! 7 3 , I 仿真模拟时，可以使用对象测量功能对每个虎克铰的两级回转副转角进行跟踪测量，在仿真结束后绘制曲线图，图C为所测得的一个定平台虎克铰两级回转副转角随时间的变化曲线（点划线为一级回转副转角，实线为二级回转副转角），通过此曲线图可以非常清楚地判定该虎克铰两级回转副转角是否满足约束条件。

ADAMS在并联机构运动学分析中的应用

０引言
与传统的串联机构相比，联机构由于具有刚度并
ｎｌｉｏｃａｉａＳｓｍ，ＤＭＳ，ａｙｓｆｈｎｃｌｙｔｓＡＡ）是世界上应用ｓＭｅｅ最广泛且最具有权威性的机械系统动力学仿真分析软
ＡｐｌａｉｎｏｐｉｔｏｆＡＤＡＭＳｉａａｌｌｒｂｔＳｋｎｍａｉｓａａｙｉｃｎｐｒｌｏｏ ’ ｉｅｔｃｎｌｓｓｅ
ＺＨＡＮＧｉｇ，ＸＶＤｏｇｌｉＪｎｎ— ａ
（ｏｅｅｏｅｈｎｃｌｎｉｅｎｎｐｌｄＥｅｔｃｅｈｏｏｙＣｌｇｆｃａｉａＥｇｅｒｇａｄＡｐｉｌｒｓｃｎｌ，ｌＭｎｉｅｃｉＴｇ
ＢｉｎｎｅｓｙｏｅｈｏｏｙＢｉｎ０１４，ｈｎ）ｅｉｇＵｉｒｉｆｃｎｌ，ｅｉ１０２ＣｉａｊｖｔＴｇｊｇ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｍｉｇａｈａａｌｌｏｏ ’ ｋｎｍａｉｓａａｙｉａｄｃｃｌｔｎ，ｔｅ３ＵＰ／ＰｐａｌｌｍｅｈｎｓｓｔｋｎｆｒｅａｌｎｎｔｅｐｒｌｂｔｉｅｔｎｓｓｎａｕａｉｔｅｒＳｃｌｌｏｈ－ＳＵａｌｅｒｃａｉｍｗａａｅｏｘｍｐｅａｄ
ａｄｐｏｉｅａｉｇｕｘｍｐｅｒｔｅｐｒｌｌｒｂｔｉｅｔｎｌｓｎｃａｉｍｅｉｎｎ．ｎｒｖｄｓｍｅｎｎｆｌｅａｌｓｆａａｌｏｏ’ ｋｎｍａｉａａｙｉａｄｍｅｈｎｓｄｓｉｇｏｈｅＳｃｓｇＫｅｒｓａａｌｌｏｏ；ｓｍｕａｉｎｙｗｏｄ：ｐｒｌｂｔｉｌｔ；ＡＤＡＭＳｉｃｉｅｔｓｓｌｔｎｅｒｏ：ｄｒｔｎｍａｉｏｕｉｅｋｃｏ

基于Adams的3自由度并联机构运动学分析

第４卷第２期
２０１３年５月
黑
龙
江
大学
工
程
学
报
Ｖｏ１．４。ＮＯ．２
Ｍａｙ，２０１３
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｃｒｅａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄａｔｕｍｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｍｏｔｉｏｎｖｅｃｔｏｒｅｑｕａｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｏｎｕｓｉｎｇｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ．ＦｉｎａｌｌｙｔｈｒｏｕｇｈＡｄａｍｓｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇｗｅｇｏｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓ．Ａｎｄｗｅｇｅｔｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｄａｔａｏｆｔｈｅｕｎｉｏｎｌｅｖｅｒ，ｔｈｅｍｏｖｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄｖｅｒｉｆｙｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ．

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基于ADAMS的并联机构的运动分析和仿真

基于ADAMS的并联机床运动学和动力学仿真

ADAMS在并联机构运动学分析中的应用

基于Adams的3自由度并联机构运动学分析

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