２０２０年９月
第４８卷第１７期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｓｅｐ．２０２０
Ｖｏｌ ４８Ｎｏ １７
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０２０ １７ ００５
杀螺剂
本文引用格式：刘静，林冲，郭世财．基于ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ的机械臂刚柔耦合运动学分析［Ｊ］．机床与液压，２０２０，４８（１７）：２５－２８．ＬＩＵＪｉｎｇ，ＬＩＮＣｈｏｎｇ，ＧＵＯＳｈｉｃａｉ．Ｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉｂｌｅＣｏｕｐｌｉｎｇＫｉｎｅｍａｔｉｃｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄ
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ＡＮＳＹＳ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２０，４８（１７）：２５－２８．
收稿日期：２０１９－０６－１０
基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目（ＧＪＪ１６０６１５） 作者简介：刘静（１９６５ ），女，硕士，副教授，主要研究方向为机械设计制造及其自动化㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｊｉｎｇ１９６５＠ 电水壶底座１２６ ｃｏｍ㊂oel
基于ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ的机械臂刚柔耦合运动学分析
刘静，林冲，郭世财
（江西理工大学机电工程学院，江西赣州３４１０００）
摘要：针对机械臂的设计要求，设计了一种由两个铰链四杆机构组成的双自由度机械臂，利用ＡＤＡＭＳ建立机械臂的刚性体模型，仿真得到不同时刻的运动参数曲线；利用ＡＮＳＹＳ建立指定部件的
柔性体模型，得到不同阶数的模态频率和模态振型值；利用ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ进行联合仿真后，得到机械臂的刚柔耦合模型，仿真结果表明：柔性体模型在ｚ方向发生了微小位移变化，ｘ㊁ｙ方向位移波动范围增加了１０ｍｍ㊂利用ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ软件绘制控制电路图并进行了实物制作，实验结果表明该机械臂具有广泛的适用性㊂ 骨刺消痛膏关键词：机械臂；刚柔耦合模型；仿真；ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ中图分类号：ＴＨ１２２
Ｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉｂｌｅＣｏｕｐｌｉｎｇＫｉｎｅｍａｔｉｃｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＡＮＳＹＳ
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ＧａｎｚｈｏｕＪｉａｎｇｘｉ３４１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ，ａｄｏｕｂｌｅ⁃ｄｅｇｒｅｅ⁃ｏｆ⁃ｆｒｅｅｄｏｍｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｗｏｈｉｎｇｅｄｆｏｕｒ⁃
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；Ｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ
０㊀前言
机械臂是一个各构件联系紧密的运动部件，机械臂的结构及运动精度决定了末端执行器的工作范围和工作效率㊂国外研究机械臂已有数十年的历史，日本京都大学于２０世纪８０年代中期研究了５自由度关键型机械手，每个关节均由电机控制，编程难度较大［１－２］
；韩国庆北大学研究的苹果采摘机械臂具有４个运动自由度，包括１个移动自由度和３个转动自由
度
［３－４］
；在国内，由上海交通大学研究的空间双臂机
器人，每个机械臂具有７个自由度，基于拉格朗日法
得到机械臂在不同运动状态下的动力学参数［５］㊂本文
作者对一种双自由度机械臂进行设计，借用ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ软件对机械臂进行联合仿真，为机械臂的运动精度控制提供了参考价值㊂
１㊀机械臂的结构设计
机械臂作为机器人的重要执行部件之一，由末端执行器㊁机械臂连杆㊁步进电机和底座组成［６］㊂两个对称布置的步进电机控制机械臂沿ｘ㊁ｙ方向运动，
底座有一个直流电机，控制机械臂的旋转运动㊂为了提高其运动的平稳性，在大臂㊁小臂㊁连接臂的另一侧设计有同样对称分布的机械臂杆件，中间臂起辅助支撑的作用，在机械原理上可简化为两个对称的铰链
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