基于ADAMS的机器人吸尘器设计Word文档格式.docx

1、（4）打开坐标窗口。按下 F4键，打开坐标窗口，当鼠标在图形区移动时，在坐标窗口中显示了当前鼠标所在位置的坐标值。（5）绘制圆柱体。单击工具栏中的绘制圆柱体按钮，并在工具栏下端的输入框中将 Length 和 Radius 勾选中，并分别设置为 6和 2，然后在图形区移动鼠标，并向上拖动，当鼠标的坐标值显示为 X=0，Y=-7，Z=0并且位于竖直方向时，单击鼠标左键，就创建了圆柱体 cylinder1。单击工具栏中的 按钮，设置 Thickness 为 1m，选择 cylinder1，根据下方命令提示，选择圆柱体的上端面，然后单击鼠标右键即可对 cylinder1完成抽壳操作，将其命名为 bod

2、y。如下图 （6）设置坐标网格。单击菜单【Settings】【Working Gird】后，在弹出的设置工作栅格对话框中，点击最下方 Set location 下拉菜单，选择 pick，然后将鼠标光标移动到视图中直到选择到圆柱体中心时单击鼠标左键，即可将网格移动到圆柱体中心面上。如下图：（7）绘制机器人主体头部。单击绘制长方体按钮，并在工具栏下端的输入框中，将 Geometry box 设置为 New Part，勾选中Length、width 和 depth 并分别设置为 2，2，2；然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为 X=-1，Y=-1，Z=0 时，按下鼠标左键，然后向上拉动，单击鼠

3、标左键即完成box1 的创建，将其 rename 为 head。单击绘制圆环按钮，将 Geometry torus 设置为 New Part，并在工具栏下端的输入框中将 minor radius设置为 0.2,major radius 设置为 0.4，当鼠标的坐标值显示为 X=0.982，Y=0.403，Z=0.6时，单击鼠标左键，即可完成头部一只眼睛的创建，用同样方法可完成另一只眼睛的创建。单击按钮 和，可完成对头部鼻子和嘴的创建。单击倒圆按钮，将其 radius 设置为 0.5，选择头部顶面两侧的两条边，单击鼠标左键完成倒圆操作。至此，头部创作即完成。（8）在圆柱体身上打洞。单击打洞按钮，

4、将洞的 radius 设置为 0.5，depth 的值设置为 1。然后单击主菜单上的侧面视图按钮，当鼠标的坐标值显示为 X=-3.2，Y=-2.6，Z=0时，单击鼠标左键，即可在此处打穿一洞。2.创建吸尘通道机构。（1）创建横梁圆柱体。单击绘制圆柱体按钮，将其 Radius 设置为 0.5，length 设置为 2。当鼠标的坐标值显示为 X=1，Y=-2.6，Z=0时，单击鼠标左键，并水平向右拖动即可完成横梁圆柱体 cylinder2 的创建。（2）创建斜置圆柱体。单击绘制圆柱体按钮，将其 Radius 设置为 0.5，。当鼠标的坐标值显示为 X=2.8，Y=-2.6，Z=0 时，单击鼠标左键

5、，并斜向下拖动，当圆柱体另一端刚好触及地板时单击鼠标左键，即可完成斜置圆柱体 cylinder3 的创建。（3）创建接收粉尘铲子。单击绘制长方体按钮，并在工具栏下端的输入框中将 Length、Height 和 Depth 勾选中，分别设置为 1、1 和 4，当鼠标的坐标值显示为 X=9.4，Y=-8，Z=0 时，单击鼠标左键，就创建了长方体 box2,将其 rename为 chanzi。（4）连接各部分为一体并抽壳。鼠标单击 Boolean 键，根据下方提示语分别点击 cylinder2、cylinder3 和 chanzi，然后右键即可将两圆柱体及 chanzi 连接成一个整体，将此整体重命

6、名为 xichenguan。单击工具栏中的抽壳按钮，设置 Thickness 为 0.1m，选择物体 xichenguan，根据下方命令提示，选择 chanzi的地板一侧端面，单击鼠标右键，即可对物体 xichenguan 进行抽壳。（5）加洞打通 xichenguan 整体。右键单击 cylinder1，选择 Hide。单击主菜单中旋转方向按钮，将 xichenguan 整体移动到合适位置，单击打洞按钮，将洞的 radius 设置为 0.4，depth 的值设置为 0.1，按照操作命令提示选择xichenguan 整体上端面方向朝外，单击鼠标左键，即可打通 xichenguan 整体。（6）

7、恢复隐藏部件。单击菜单【Settings】【Edit】后，在弹出的设置工作栅格对话框中，单击右下角“+”键，显示如下图所示，选择需要恢复显示的 构建 body，再点击 ok 按钮又弹出如下对话框，在 在 visibility选项处选择 on，点击 apply即可恢复显示。（7）将 head、body与 xichenguan 合并。鼠标单击 Boolean键，根据下方提示语分别点击 head、body和 xichenguan，右键单击即可将其合并成一个整体。将其重命名为 bodyxichen 3、创建粉尘模型和移动轴。（1）创建移动轴。单击绘制圆柱体按钮，并在工具栏下端的输入框中将 Length

8、 和 Radius 勾选中，分别设置为 1.8、和1.6，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为 X=0，Y=-7，Z=0 时，单击鼠标左键，并竖直向下拖动，就创建了圆柱体 cylinder4，将其重命名为 yidongzhou。（2）创建粉尘模型。单击绘制球体按钮，并在工具栏下端的输入框中将 radius 勾选中，并将其设置为 0.2，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为 X=11，Y=-7.6，Z=0时，单击鼠标左键，创建粉尘模型 1。用相同的参数当鼠标的坐标值显示为 X=12.2，Y=-7.6，Z=0时再绘制粉尘模型2。按照上述方法，当鼠标的坐标值显示为 X=-11.8，Y=-

9、7.6，Z=0 时，单击鼠标左键，创建粉尘模型 3。单击菜单【Settings】【Working Gird】后，在弹出的设置工作栅格对话框中，点击最下方 Set Orientation 下拉菜单，选择 global XY。再点击侧面按钮，在视图内移动鼠标，选择 X和 Y方向，即可将网格转动 90。在此方向内的网格中，按照同样的方法分别创建模型 5、6、7、8。粉尘模型即创建完毕。（3）创建地板。单击绘制长方体按钮，并在工具栏下端的输入框中将 Length、Height 和 Depth 勾选中，分别设置为50、2和 50，然后在图形区移动鼠标，当其正好贴合移动轴下方时单击鼠标左键，将其重命名为

10、blanket，完成地板创建。三添加驱动 1.固定地板。鼠标单击工具栏中的 键，根据屏幕下方的命令提示，先后点击 ground 与 blanket，即可将地板固定在地面上。2.添加机器人主体转动副及驱动。单击绘制转动副按钮，并在工具栏下端将 Revolute Joint 改为 pick geometry feature，分别点击yidongzhou 和 xichenzhou 另个物体，然后选择竖直向上的方向。单击鼠标左键，即可加上转动副 joint4。然后点击转动驱动按钮，在 joint4 围着处点击鼠标左键即可创建上转动驱动。为了实现机器人主体每转动90 停止 3s 的运动，必须对转动驱动添

11、加函数进行控制，经分析，可用 step函数实现这一运动。如下图所示编辑函数：函数具体参数如下：STEP（time,3,0,4,1.58）+STEP（time,7,0,8,1.577）+STEP（time,11,0,12,1.574）+STEP（time,15,0,16,1.568）+STEP（time,21,0,22,1.56）+STEP（time,24,0,25,1.56）+STEP（time,28,0,29,1.56）+STEP（time,32,0,33,1.56），其中前面四个step函数即可实现对上述过程的控制，后面四个函数为这一过程的重复。3.添加移动轴移动副。物体 yidongzh

12、ou 与 ground 时相对移动关系，故单击工具栏移动副按钮，然后再视图中分别单击 yidongzhou 与 ground 即可完成移动副的添加。4.添加头部与机器人主体的转动副。为了固定住 head，将 head 与 body之间添加转动副，鼠标单击绘制转动副按钮，并在工具栏下端将 Revolute Joint 改为 pick geometry feature，分别点击yidongzhou 和 xichenzhou 另个物体，然后选择竖直向上的方向。单击鼠标左键，即可加上转动副。5.添加粉尘模型的驱动力。点击单向力按钮，如图所示，然后在视图中点击粉尘模型 cylinder1，选择方向为朝向

13、机器人主体的水平方向，添加力完成，同理，对其它七个模型也按照同样方法添加单向力。但是为了实现当机器人主体的吸尘周转动到相应位置时粉尘模型才开始运动，故给粉尘模型的力同样需要函数对其进行控制（其中模型 1、2最先开始运动，可无需函数控制），step 函数亦可实现这一功能。编辑函数如同对 motion1 编辑函数一致。结合转动驱动的函数，此函数编辑如下：Force3：STEP（time,8,0,11,4000）；force4：STEP（time,8,0,11,4900）；force5：STEP（time,4,0,7,4650）；force6：STEP（time,4,0,7,4700）；force7

14、:STEP（time,12,0,15,4200）;force8：STEP（time,12,0,15,4200）。6.添加粉尘模型与 ground、xichenzhoucylinder1、xichenzhouGS13 之间的接触力。由于模型球的运动需要与接触的面得接触力，故点击接触力按钮，出现如上对话框，点击 pick然后到视图中选择模型 1分别与 ground、xichenzhoucylinder1、xichenzhouGS13（应三次重复这样的操作即可完成）。同理，对模型 2、3、4、5、6、7、8也可用同样的方法将接触力加到对象上。7、运行仿真。单击仿真按钮，将仿真时间设置为 20s，仿真

15、步数设置为 300，单击 按钮开始仿真计算。三、运动仿真计算 1、机器人主体绕 Y方向的运动角速度和角加速度分析。角速度 角加速度 由机器人主体角速度和角加速度的图像可以看出：机器人主体的转动为间歇运动，且是有规律的函数运动的循环，这与设定的函数控制的要求是相符的。其中，角速度按间歇的近似半周期正弦函数规律变化，到第三秒时，机器人主体开始转动，第四秒末，机器人主体停止转动，而三秒后机器人主体又开始运动，此后如此循环，直至机器人主体运动回原来初始的位置。角加速度则呈现一种有规律的突变变化，其按时间的变化与角速度随时间的变化是一致的。而这种角速度和角加速度按如图所示的时间的变化正好是吸入粉尘模型所

16、对应需要的运动规律。2.粉尘模型 1沿 Z方向的位移、速度、加速度分析。（由于模型 1 与模型二运动规律相似，故此处取模型 1为例进行说明）位移 速度 加速度 由以上模型 1的位移、速度、加速度图像分析可知：刚开始时，模型 1有少量位移但是运动非常缓慢，速度值很小，加速度几乎为零；2.5 秒左右时，模型 1速度迅速增大，加速度也有一个突变，位移经短暂变化过程后呈现近似正弦函数规律变化，速度和加速度经过 1-2s 时间的调整后也分别呈现出正弦函数规律的变化。这是由于在模型 1 在地面和接收铲子上运动时速度较慢且没有规律，等其运动上吸尘斜管道时则呈现出有规律的变化。3.粉尘模型 5沿 Y 方向的位

17、移、速度、加速度分析。（由于模型 5 与模型 3、4、6、7、8运动规律相似，故此处取模型 5为例进行说明）位移 速度 加速度 由模型 5的位移、速度、加速度图像分析可知：直到第 4s 时刻，模型 5才开始有速度和加速度，模型 5 开始运动，其运动不是按照标准的函数变化，如上图所示。这是因为，加在模型 5上的力直到第 4s 时才开始作用，一直运动，直到进入到机器人主体内部。5、牛头刨床机构对发球的均匀性的影响，但转速过低时，一次打出去的球数多余一个；当转速过大时，会产生散飞现象，如图所示，第三幅图是理想的效果设计。四、结束语（我真实的感受）记得在大二时，我曾经问及学长我们专业有哪些可以对实物进

18、行仿真模拟的软件值得去学习一下。当时，他们有说 pro/e,或者是 UG,却未曾提及 adams 软件。然而，经过一个多月的时间对 adams 软件的学习以及为时两周的自行设计模型的练习，在我现在看来，adams 的功能之强大也是不可小觑。正如李老师所说，我们所上课的作用只是对我们学习此软件做一个引导，让我们大致能够了解到软件的作用、适用范围以及一些基本的操作方法。要真正能够掌握并能够熟练运用软件还得需要自学，同时应当主动向其他同学请教，在掌握基本操作的基础上，不断探索出新的方法和思路，并加以大量的实践操作进行巩固。确实如此。上课的时候，感觉老师讲解的每一个基本操作、每一个实例自己都听得很清楚

19、，可是到了上机练习和做作业的时候却犯难了，发现自己很多细节的操作方法都还没掌握后者是掌握的不牢固，以至于有时候想半天也画不出东西来。比方说这一次课程结业作业，我就遇到了不少难题：其一，做作业得解决画什么的问题。带着这个问题，我连上课时都寻思该画什么，并和同学们一起讨论。可能是由于缺乏实践经验或者是平时所接触到得比较有新意的模型比较少的缘故吧，发现我和同学们的思维都有一定的局限性，想出来的东西往往比较老套，缺乏创意，还有的就是一时根本想不出来。因此我得出的结论是，我们作为学机械的学生，平时应当多留意身边的、报刊杂志上的、电视广播中的一些比较常见或是与本专业相关的一些模型，结合自己所学的知识加以分

20、析，然后还不妨加上自己比较有创意的想法对其进行改进。这样，到真正设计模型时，就不会那么吃力了。其二，是软件操作运用过程中的问题。软件的操作步骤细化程度是衡量软件功能的一项重要指标，在用软件进行设计操作的过程中，会设计到许多相关联的比较细节的操作，这些操作就需要我们结合书本和请教同学老师，并自己不断地探索和加以多次的练习才能真正熟练掌握并加以运用。比如说，我在设计粉尘模型时需要将两对粉尘模型置于相互垂直的两个位置，开始不会，后来在请教一个同学之后，才知道只需要对网格进行一个 90 的旋转即可，最后我预期的效果的以实现，并且现在遇到类似的问题也能够知道怎么处理了。其三，是学习软件目的的问题。开始时

21、我设计的模型并不是机器人吸尘器，而是一个割草机。其结构比较简单，就是一个无急回运动特性的曲柄摇杆机构放置在一辆车的车身上，也未曾用到函数。后来，看到 adams 软件自身带了很多的函数，如果不会用函数对模型进行控制，关于 adams 的知识就只相当于掌握了其九牛一毛，因为adams 的强大之处之一就在于能够用多样化的函数对模型进行控制。于是，我决定放弃当前已经设计好的模型，改做机器人吸尘器。我从书上和网上了解到了 adams 中一些基本函数的用法，便开始了设计。首先，是要实现机器人主体转动四个 90，并且每转动一个 90 都会有停顿，然后是要保证粉尘模型在机器人主体停顿的时候能够被吸入。这在操

22、作之前，感觉是很困难的。可是现在却感觉比较简单，做出来后的愉悦也是而知。因而，我们学习 adams 或者是其他软件的最终目的是为了我们以后的学习或是工作的设计过程中能够熟练地运用和操作，现在多做出一份努力，以后也就少一份忧虑。最后，很庆幸自己选了 adams 这门课，很庆幸能够在李老师的指导下顺利地入了门，也很庆幸自己能够比较完满的把这次作业做好。当然，仅仅靠这一次作业的练习还远远掌握不了 adams 软件的全部要领，因此我相信，我一定会利用好以后能够用上该软件的各种机会，勤加练习，把该软件的功能用到极致。五、参考文献 1.李增刚.ADAMS 入门详解与实例.北京：国防工业出版社，2009 2.杨家军主编.机械创新设计技术.北京：科学出版社，2008 3.孙恒主编.机械原理.北京：高等教育出版社，2006