第五章 三自由度机械臂的运动学仿真
第五章 三自由度机械臂的运动学仿真
5.1 基于Pro/E的运动学仿真简概
运动学仿真是在完成所有零件的装配，形成完整的机械系统后，在不施加外力，不考虑元件间摩擦的理想条件下，通过添加动力，构建运动副，定义运动参数等使机构能按预想的运动方式运行起来。而在用过Pro/E对采摘机械手进行运动学仿真时，其主要工作是通过定义各旋转轴处的参数，添加伺服电机以及设置各电机的参数来实现机械手的规范运行。
5.2 三自由度机械手的运动学仿真
5.2.1 进入机构模块
运行Pro/E，单击位于软件运行窗口最上方菜单栏里面的“运用程序”，选择二级菜单栏里面的“机构”，图5-1。完成进入机构模块，如图所示5-2。
图 5-1 应用程序 图 5-2 机构树
5.2.2 运动轴参数的设置
成功进入机构模块后，为了限制两不同主体间的相对位置，定义旋转轴零位置，并实现机械手在规定的范围内旋转，需要开始对机械手的各旋转轴按运动要求做具体的参数设置。其具体过程为，先在机构树中选定需要设置的旋转轴，右键选定菜单栏中的“编辑定义”，图5-3。然后进入所选运动轴参数设置的对话框，图5-4。
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图 5-3 机构树 图5-4 旋转轴对话框
5.2.3 伺服电机的添加
在机构模式下，点击工具栏伺服电机按钮
，选择所需添加驱动的运动轴处
进行伺服电机的添加，然后在伺服电机定义框中对所添加的电机进行自定义。其具体操作过程为：在类型栏中点选“运动轴”，图5-5；在轮廓栏规范项中选择“速度”，模项中选择“常数”，A项中设置常数“10”，图5-6。
图5-5 伺服电机对话框 图5-6 轮廓定义对话框 5.2.4 初始条件的定义
在旋转轴参数设置对话框中，编辑各个电机的“当前位置”为我们定义的初始位置，按话框。继续按
确定。然后点击位于窗口上方工具栏拖动元件的按钮
弹出拖动
对话框，图5-7。单击对话框里面的“快照”生成“Snapshot1”。并关闭快照对
打开初始条件定义框，定义名称为“InitCond1”并在快照项选择
“Snapshot1”，按“确定”结束初始条件的定义，图5-8。
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图 5-7 快照 图 5-8 初始条件定义对话框 5.2.5 定义分析
在机构模式下，单击工具栏
按钮进入机械手的机构分析。其具体操作步骤
为：在自动弹出的定义分析对话框中，如图5-9，定义此次分析名称为“AnalysisDefinition1”；在类型项中选择分析类型为“位置”；在优先项中自定义终止时间为36s,最小间隔为“0.1”，初始配置为快照“Snapshot1”；在电动机项中设置各电机的开始和终止时间如图5-10。
图 5-9 分析定义对话框
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图 5-10 电机设置对话框
5.3运动仿真视频制作
运动分析“AnalysisDefinition1”生成后，单击工具栏回放按钮进入回放功能对话框，如图5-11，点对话框左上角的回放按钮进入动画控制界面，如图5-12，单击开始按钮开始播放仿真动画。
图 5-11 回放对话框
图 5-12 动画对话框
然后点击“捕获”进入视频捕获对话框，如图5-13，根据对话框的设置项目，自定义文件的名称及保存目录，选择文件类型为MPEG，及为了视频效果更佳勾选渲染。设置完后点确定进行视频的制作，等渲染完全结束后根据设置的目录及文件名查看视频效果。
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