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这个案例我在2019年9月底的时候做过，原标题：工业6轴机器人与连杆驱动的应用，发布在ug爱好者论坛运动仿真板块，当时没有给出文字讲解，仅给出了仿真动图和付费的源文件包。
当时的机器人模型也采用的是简图线条，但机器人绕x轴和y轴的旋转表示方法容易让读者产生误解，本篇将利用前面介绍的自由度图示法，重新绘制一个6自由度的工业机器人，通过驱动6轴工业机器人执行末端（后文均简称执行器），在空间绘制一面五星红旗。
先讲一下本次工业6轴机器人建模和运动仿真的步骤和思路：
运用前两篇所讲的自由度图示表示法，草绘一个工业6轴机器人的简图； 根据草绘机器人的尺寸，大致确定执行器原点的工作范围； 在其工作范围内确定草绘平面和所绘制五星红旗矩形的尺寸； 草绘五星红旗； 草绘五星红旗每个角点； 根据五星红旗草图，规划出执行器原点的运动轨迹，即执行器原点先后经过每一个角点的次序，这其中包括一些必要的进刀点和退刀点（加工工艺需要）。 根据步骤6，在Excel表格中列出仿真时间，两角点相对用时，角点的名称，角点的绝对空间坐标值，角点相对于执行器原点的相对空间坐标值，以及后续仿真所需的AFU表函数。 在运动仿真模块对工业6轴机器人模型创建连杆（6个），运动副（6个旋转副+1个固定副）； 对执行器进行连杆驱动，用Excel表格规划好的AFU表函数； 给出解算方案，求解； 查看动画进行验证。
以上步骤中，主要的工作集中在规划路径和Excel数据表的建立上。接下来根据上述步骤进行案例讲解：
采用自由度图示法，在ZX平面上绘制图1所示的工业6轴机器人模型草图（图1为草图投影曲线），为了更清晰的表示连杆间绕x轴和y轴的旋转，在原先的点划线的基础上，在其两侧添加了等长实线，方便观察运动副的运动情况。
图1 工业6轴机器人模型
创建与ZX平面平行，且距离为80的基准面，将该基准面作为五星红旗的草绘平面，绘制图2所示的五星红旗草图（图2所示为草图投影曲线）。
图2 五星红旗草图
选择五星红旗草图基准面，创建与五星红旗草图对应的角点草图（图3所示为草图投影曲线），如图3所示。
图3 五星红旗角点草图
根据上图规划执行器原点的路线，本案例主路线规划思路为：
零点至矩形左上角； 从矩形左上角开始，逆时针绘制矩形； 完成矩形绘制后，从大五角星的上角点开始，逆时针绘制大五角星； 大五角星完成后，再以最高处小五角星正对大五角星中心的角点开始，逆时针绘制第1小五角星； 同样的思路，以次高处小五角星正对大五角星中心的角点开始，逆时针绘制第2小五角星； 同理，绘制第3，4小五角星； 五星红旗绘制完成后，执行器退回至零点。
本案例在以上主线路规划的基础上，加入了起刀点和退刀点，详细路线规划参考源文件中的Excel表格。
创建Excel表格，根据规划的路线，在表格中列出仿真时间，两角点相对用时，角点的名称，角点的绝对空间坐标值，角点相对于执行器原点的相对空间坐标值，以及后续仿真所需的AFU表函数，如图4所示。
图4 路线规划Excel表
对工业6轴机器人模型创建连杆（6个），旋转运动副（6个），执行器不需要旋转，本案例做法是将执行器与前一个连杆额外添加1个固定副，也可将执行器的旋转副直接换成固定副。
添加驱动，驱动类型为连杆驱动，选择执行器，原点为执行器的原点，方位类型为坐标系，驱动数据类型为位移，在旋转选项卡，将x和y的旋转速度都设为0，z的旋转为无（即执行器可以绕z轴旋转），如图5所示。
图5 连杆驱动旋转选项卡设置
切换至平移选项卡，x，y和z轴的平移选择函数，然后进入f(x)函数管理器，选择AFU格式的表，新建函数，名称分别设置为x，y和z方便识别，然后复制Excel中对应列的表函数，将其粘贴到对应的表函数文本编辑器中。
添加解算方案，时间设为12s，步数为240，重力方向为-ZC。
求解后，查看动画进行验证，运动动图如图6，图7，图8所示。
图6 四视图仿真动图
图7 追踪模式仿真动图
图8 正视图仿真动图
源文件链接: https://pan.baidu.com/s/1X5H_55qzxMJrW-p1cEAvYg 密码: bpra
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发表于 2021-9-1 14:41:28
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