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基于Creo的摇杆式变形履带机器人移动平台的分析与仿真

2018/1/31    来源:互联网    作者:张霖  王忠宾  李允旺      
关键字:Creo Parametric  摇杆式  变形履带  机器人  
利用Creo Parametric进行了摇杆式变形履带机器人移动平台的三维建模,并对其进行了运动仿真,依据这些仿真的分析结果,验证了其机构分析结果的正确性,使摇杆式变形履带机器人移动平台的设计效率与可靠性大大提高。

    如上图,摇杆每转动γ角度,在垂直方向上万向连接轴的端点处就移动D1=γD2,使用于履带上会使之转动β,角度,利用矢量方程得相应的临界条件得到

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2 移动平台的建模与仿真

    Creo是美国PTC公司推出的一个集成了Pro/ENGI.NEER、CoCreate直接建模和ProductView三维可视化技术的新型CAD设计软件包,针对不同的任务应用将采用更为简单化的子应用方式,所有子应用采用统一的文件格式,能够完美的完成各种设计建模的工作。在这一系列集成设计应用程序中,Creo Parametric是首先推出的三款Creo 1.0解决方案之一。利用它进行建模并可利用各种集成式应用程序模块对设计产品进行仿真与分析,大大提高了设计效率与可靠性。

    2.1 调整高度与跨度仿真分析

    所有模型是在Creo Parametric环境下设计完成之后,进人CREO机构分析模块中,设置相应连接类型,履带轮用皮带进行运动传递。新建所需的测量变量,为了便于控制,采用单侧模型,控制滑道的位置从最下端运动到最上端,在新建变量时,应该要注意的是Creo在进行仿真时,所建立的变量尤其是角度测量变量,一定要转化为与图2相对应的变量,测量变量完成定义之后即可进行位置分析。如在建立α2角度的测量值时(图5所示),应先建立一个中间变量alph2,其测量类型为位置,可以测量出Connection-20.axis-2(浅红色轴)的转动角度,但是Creo在仿真中,其计量的角度与图2中角度不一致,此时可以再建立一个最终变量Angle-Alpha2,为用户自定义类型,如下图示,其函数区内容即为转换定义的式子。

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    经正确仿真,可得分析结果:在图6b所示为α2、α4角,因滑道长度而决定了其最大值和最小值,表明了滑道长度对其运动的限制性;图6a调整高度分析中,当α2角度从最小值到最大值变化时,显示出分段的特性,其临界值为α2=0,当α2>0时,其值是不变的,即为皮带轮的半径,当α≤0时,随着【α】的值增大其调整高度不断增大,并在啦最大值处,取得最大值;图6a则是给出了跨距与α4的关系,呈余,弦关系,在α4=0处出现最大值。

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    ▲图6 仿真结果

    2.2 摇杆差动平衡仿真分析

    在进行装配体仿真时,可在分析回放时,运行全局碰撞检测,可以有效的防止干涉的产生,如下图7(右)所示为其碰撞检测的设置,在进行碰撞检测时,可以拖动组件以查看干涉的结果,一旦发生干涉,将会在干涉的位置产生红色警告,如图7(左)所求。

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    ▲图7 全局碰撞检测

    仿真时,为了防止干涉,可以人为设置运动限制,鉴于摇杆只能在一定的角度内进行摆动,可以给摇杆的销连接进行最大最小限制(如下图8(左)),

    并可设定零位置,以便于分析。在设置正确之后,可以进行位置仿真。仿真时建立两个测量变量:摇杆的转角γ、履带固定板的转角β,仿真结果如图9示,从图中可以看出γ、β的图形都是对称的,当γ从正的最大限制角变化到负的最大限制角时,β也按照同样的对称关系变化,可以很方便的得到各个限制角,便于设计与分析,提高效率。

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3 结论

    本文对摇杆式变形履带机器人移动平台进行了详细的机构分析,利用Creo Parametric进行整机建模,并对其进行了运动仿真,依据这些仿真的分析结果,验证了其机构分析结果的正确性,使摇杆式变形履带机器人移动平台的设计效率大大提高,可靠性也得以提高。

责任编辑:张纯子
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