如何在ADAMS中确定电机驱动函数？

在机械手运动学问题中，经常给定了机械手终端的位移，要求据此确定转动副处电机的驱动函数，以完成指定的机械手轨迹。那么如何根据给定的终端位移而计算转动副处的驱动函数呢？

这属于一个机器人运动学的逆解问题。本文使用ADAMS，对一个简单的机械手，首先给定终端位移，然后据此仿真，得到各转动副的运动方程。然后使用上述运动方程，驱动转动副，以实现机械手的运动。此例最终说明，使用过ADAMS进行机器人运动学的反解是一种合适的选择。

问题描述：

如图所示的简单机械手，杆件1固定在地面，而杆件2与杆件1，杆件3与杆件2之间通过转动副连接。现在给定了杆件3终端的位移，要使用ADAMS计算出转动副1和转动副2的驱动位移函数。

求解步骤：

1) 创建机构。如下图所示，创建杆1、2、3，杆1与地面之间创建固定副1，杆1、2和杆2、3之间分别创建转动副1、2。

2) 创建一般点驱动.如下图所示，选项为两个物体一个位置，垂直于网格，其中第一个物体选择杆3，第二个物体选择地面，位置选择杆3末端点，在弹出的对话框中选择disp(time)位移-时间函数，如图5所示。

3)  编辑点驱动函数。接着通过函数编辑器编辑TraX的函数，点击TraX后面的函数浏览器按钮，如图6所示，输入以下函数：

IF( time-1 :20*time ,20,IF( time-2 :-30*time+50 , -10 , IF( time-3: 20*time-50 ,10, 10 ) ) )

点击TraY后面的函数浏览器按钮，输入以下函数：

IF( time-1 :20*time ,20,IF(time-2 :10*time+10,30,IF( time-3 :-10*time*time+70 , -20, -20 ) ))

 图6

4)  仿真。计算仿真3秒钟，时间步长设置50，查看结果文件。

5) 后处理导出转动副的位移曲线。查看结果文件并导出角位移曲线文件，在文件夹中以文本文档的形式保存时间-位移曲线离散点如下图所示。

6)  数据处理。将上述两个导出的文件导入到EXCEL中，将单位转换为弧度再保存为TXT文件。现在有了两个TXT文件。则转动副处的位移驱动函数已经处理完毕。下面导入此2曲线以驱动机构，实现与前面的点驱动同样的运动。

7) 创建样条曲线。进入AVIEW, 导入前面的两个TXT文件以创建样条曲线。

导入成功之后，可以在左边模型树下的Element/Data Element可以看到4条样条曲线，即每一列都被创建一条样条曲线，如下图所示。下面步骤将对样条曲线进行处理。

双击SPLINE_1，弹出上图12所示的对话框，其中X栏为Adams内部自动创建的栏，Y为时间轴数据点。接着复制Y栏的全部数据，粘贴到SPLINE_2对话框中的X栏，如下图所示。这里可以查看样条曲线SPLINE_2的图，如图所示。

8)       使用同样的方法，将SPLINE_1中Y栏的数据数据点复制到SPLIE_4。

9)      在转动副1上施加旋转驱动，然后在弹出的对话框中选择Function(time)函数，如图所示。接着通过函数编辑器编 辑函数，点击后面的函数浏览器按钮，输入以下函数：

CUBSPL(time,0,SPLINE_2, 0)，其中函数编辑器如下图所示。

注意：对于CUBSPL( )函数的应用，可以通过查看ADAMS帮助了解该函数格式及应用方法，Adams Basic Package/ Adams/View/ Building Models/ Motion/ Applying Point Motion，该目录下介绍了Point Motion应用方法，找到函数浏览器输入函数的介绍，如图14所示，点击Function Builder，弹出另外一个页面，在该页面找到Cubic Fitting Method (CUBSPL) 函数，帮助里面介绍了该函数的格式，如下：

CUBSPL (First Independent Variable, Second Independent Variable, Spline Name, Derivative Order)

10) 同样的方法在转动副2上创建旋转驱动，其中样条曲线选择SPLINE_4，输入以下函数：

                 CUBSPL(time,0,SPLINE_4, 0)，函数创建好之后如下图所示。

图16

11）计算仿真3秒钟，查看转动副2的角位移曲线，如下图所示，该曲线与图所示的SPLINE_2曲线图一致，即整个过程是正确的。

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