基于ADAMS的四自由度机械手运动学仿真
目 录
1 引言.................................................................................................1
1.1 工业机械手研究现状......................................................................1
1.2 工业机械手的功能及应用...............................................................1
1.3 本文研究内容及研究意义...............................................................3
2工程机械仿真简介...............................................................................3
2.1 概述............................................................................................3
2.2 工程机械仿真的思想、内容和特点...................................................3
2.3 参数化设计概念............................................................................4
2.4 工程机械零部件参数化仿真设计......................................................4
3 PRO/E 功能介绍...............................................................................5
3.1 引言............................................................................................5
3.2 PRO/E 对三维模型的处理...............................................................5
3.2.1 Pro/E 的三维模型创建功能.......................................................5
3.2.2 Pro/E 建模的一般过程.............................................................6
3.2.3 利用族表实现零件系列化设计...................................................6
3.3 PRO/E 的特点及产品外观造型设计...................................................6
4 ADAMS 功能介绍.............................................................................9
4.1 ADAMS 概述...............................................................................9
4.2 ADAMS 基本功能......................................................................9
4.3 ADAMS 和PRO/E 之间的数据转换.................................................11
5仿真分析.........................................................................................12
5.1 仿真流程图................................................................................12
5.2 模型建立....................................................................................13
5.2.1 利用 Pro/E 建立机构模型........................................................13
5.2.2 ADAMS 仿真模型等效转换.....................................................14
5.3 ADAMS 仿真.............................................................................15
5.3.1 仿真设置..............................................................................15
5.3.2 仿真结果..............................................................................15
6 运动学分析......................................................................................17
6.1 建立坐标系................................................................................17
6.2 运动学分析................................................................................17
7结束语............................................................................................19
参考文献............................................................................................20
致谢..................................................................................................21
1 引言
1.1 工业机械手研究现状
随着机器人研究的不断深入和机器人领域的不断发展，机器人仿真系统在
机器人设计和研究方面，发挥着重要的作用，它可应用于机器人的许多方面，
已成为机器人学的一个重要分支。例如：可帮助研究人员了解机器人工作空间的
形态及极限；还能帮助研究人员了解机器人工作空间的形态与合理性；可用于
分析检验轨迹规划和作业规划的正确性与合理性；可为离线编程技术的研究提
供一种极为有效的验证手段；可以用于实时检测机器人与作业环境之间的碰撞
与干涉以保证整个生产单元的安全等。此外，仿真技术还可以帮助用户选择适合
特定作业环境的机器人类型。
机械手是近年来发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算
机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新科研成果，代表了机电一
体化的最高成就，是目前科技发展最活跃的领域之一。
工业机械手的性能，要求不断提高工作精度和作业速度，增加机构的自由
度，提高通用性和灵活性，同时还要求降低成本，控制简单，安全可靠。因此，
工业机械手的研究处于机械手研究的前沿。
多自由度机械手已经得到了广泛的研究，但自由度较少的工业机械手，以
其造价低廉、结构紧凑、刚度高、定位精度高、响应速度快、实用性强等优势，有
极高的性价比，在实际工业市场得到了广泛的应用。水平多关节工业机械手由于
精度高、运动速度快，串联四自由度导致其靠后的驱动电机和传动系统都位于运
1
动着的臂上，导致系统惯性增加，系统动力性能恶化；又由于串联机构求正解
较容易，而求逆解则较困难，因此运动学与动力学计算困难，导致在设计中必
须放宽各种设计参数；还因为机器较重，并进一步导致驱动部分变大，系统响
应速度降低，大型驱动部分难以取得较高的精度。
1.2 工业机械手的功能及应用
机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许
多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。
在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化
水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人
难以完成的或者危险的工作。可是在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上
不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；
金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅
占零件生产时间的5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，
工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完
成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传送到下一个生产工
序，机械手加工行业中用于取料、送料，浇铸行业中用于提取高温熔液等等。下
面具体说明机械手在工业方面的应用。
(1) 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线
一般都采用机械手在机床之间传递零件。国内这类生产线很多，如沈阳永泵
厂的深井泵轴承体加工自动线（环类），大连电机厂的4号和5号电动机加工
2
摘要：
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目录1引言.................................................................................................11.1工业机械手研究现状......................................................................11.2工业机械手的功能及应用...............................................................11.3本文研究内容及研究意义.........................
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