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在ug12.0里面可以用连杆副对一个连杆进行6个自由度的控制，但之前的版本没有这个功能，要想实现对一个连杆进行6自由度控制，需要借助多个运动副组合成与连杆副相同的6个自由度。柱面副有2个自由度，即轴向的平移和轴向的旋转，所以本案例采用3个柱面副实现该功能，每两个连杆可组成一个柱面副，大地与Link1组成柱面副1（x），Link1和Link2组成柱面副2（y），Link2和Link3组成柱面副3（z），除去大地连杆，一共需要额外建立3个连杆，Link3即为终端控制连杆。 绘制图1所示的草图，进入到仿真模块，分别建立Link1，Link2和Link3，按上述方法建立柱面副。将该终端看成是6自由度工业机器人的执行端，通过控制这6个自由度，工业机器人的执行端即可在空间绘制出所需轨迹。本案例仅控制3个平移自由度，通过数学函数的方式控制x，y，z三个方向的位置点，仿真后在空间中绘制一个天圆地方的轨迹图，如图2所示。 图1 绘制所需的连杆1（水平线段），连杆2（竖直线段），和连杆3（箭头&点） 图2 天圆地方规划图 接下来要规划轨迹点的运动顺序，轨迹点初始位置为（0，0，0），先绘制俯视图上边长为100的正方形，再绘制侧面的4条正弦线（主视和俯视方向为正弦线），最后绘制顶面的圆。详细规划步骤如下： 绘制水平线1，（0，0，0）至（100，0，0）； 绘制竖直线1，（100，0，0）至（100，100，0）； 绘制水平线2，（100，100，0）至（0，100，0）； 绘制竖直线2，（0，100，0）至（0，0，0）； 绘制正弦线1，（0，0，0）至（100，0，0），x向为直线，y和z向为正弦线，y幅值为20，z幅值为80。 绘制正弦线2，（100，0，0）至（100，100，0），y向为直线，x和z向为正弦线，x幅值为20，z幅值为80。 绘制正弦线3，（100，100，0）至（0，100，0），x向为直线，y和z向为正弦线，y幅值为20，z幅值为80。 绘制正弦线4，（0，100，0）至（0，0，0），y向为直线，x和z向为正弦线，x幅值为20，z幅值为80。 绘制斜线，（0，0，0）至（50，20，80）；x，y，z向均为直线； 绘制整圆，（50，20，80）至（50，20，80）。
每一步规划1s内完成，完成以上步骤，共计10s，且下一步的起点为上一步的终点。正弦线采用前半周期，即1s的时间完成前半个周期。 以上步骤可在excel中规划，并列出所需的数学函数式，通过excel的函数功能，组合出x，y和z三个方向的运动函数，本案例使用ug的if函数的嵌套，按以上步骤运用数学函数完成对轨迹点规划，如图3所示。 图3 Excel中对函数进行规划和组合 将组合好的if函数嵌套分别粘贴到对应的平移函数中，如图4所示。 图4 将if函数的嵌套粘贴到对应的平移函数中 求解后，运行仿真动画，检查运动轨迹是否为规划路线，如果不符就检查出错的步骤，最终将得到所需的轨迹路线，如图5，图6所示。 图5 规划点轨迹曲线 图6 规划点追踪轨迹点 总结：1个连杆副相当于3个柱面副的整合，可以对该连杆进行6自由度的控制，能在三维空间绘制复杂的曲线轨迹。 PS：如果将连杆副视为工业机器人的执行终端，通过控制执行端，可以让工业机器人在空间中完成各种复杂的运动轨迹，或是工业机器人所能及的任意一个空间位置。
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发表于 2020-5-10 07:39:07
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