Pro/E布锥机器人小车的三维建模及运动仿真+CAD图纸(2)

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3.2.4 舵机和电机零件的生成 20

3.2.5 线路板零件的生成 21

3.3 机器人小车零件的组装 22

3.3.1小车底盘部分零件的组装 22

3.3.2 机械手部分零件的组装 23

3.3.3 机器人小车的总装 24

3.4 本章小结 25

第四章布锥机器人的运动仿真 26

4.1 创建仿真模型 27

4.1.1 连接轴的设置 27

4.1.2 应用伺服电机 28

4.2 运动学仿真 29

4.3.1 干涉检查 32

4.3.2输出播放文件 33

4.3.3测量仿真数据 33

结论 35

致谢 36

参考文献 37

第一章绪论

1.1 研究的目的和意义

公路维修时要在作业区外摆放交通路锥来引导车辆的行驶。国内交警、路政等有关部门在道路上布设路锥目前主要靠人工，当线路较长时整个布设过程很繁琐且耗费大量时间。因此，拟设计一种在实验室环境下能模拟路锥自动布设的机器人小车，依靠传感器探测地面规划路径循迹，车载机械手可以每隔一段距离自动布设一个路锥，从而实现自动化，这样可大大提高作业效率[1]。

在设计、研发布锥机器人小车的过程中需要对小车的底盘、机械手的运动进行运动学、动力学分析。由于车载机器手是多自由度的空间连杆机构，分析其运动学和动力学的问题相对复杂，若采用人工计算难度很大。如果运用三维CAD/CAM技术、机器人学理论将布锥机器人小车作为仿真对象在计算机中绘制其三维实体模型，并用动画显示，再对机器人的机构设计、运动学求解、机械手运动控制以及实际工作环境应用中的沿黑线循迹和运动干涉等诸多问题进行模拟运动仿真，这样就能够在机器人小车设计过程中及时发现设计缺陷。因此解决了该机器人小车在研发过程中出现的种种问题，并根据分析结果实时做出改进措施。

在机械制造业，如Pro/Engineer、Solidworks、UG等的三维CAD/CAM软件的广泛使用引发了设计领域的巨大的变化。三维CAD/CAM软件可以完成零件的实体造型、虚拟装配功能。在后期还可将装配好的机构组件进行机构分析、干涉检查、力学分析、强度校核和轨迹分析等分析。在设计中运用三维建模软件的意义不仅仅在绘制模型本身，而是在于模型绘制完成之后的后期处理工作。虽然AutoCAD等软件可以设计简单的三维模型，但其后处理工作是不易实现的。

参数化设计对提高了模型的生成和修改的效率有着积极的意义，在系统的实际开发过程中有着极高的应用价值。虚拟装配是在虚拟环境中将产品的三维实体模型进行虚拟装配，这样可以有效地提高产品装配的质量和速度。在设计过程中运用计算机平台对机构组件的设计进行仿真分析，能够及时地发现设计中的缺陷做出改进措施。将参数化建模、虚拟装配和运动学仿真贯穿在整个机构设计过程中，可以显著地缩短设计周期，降低设计成本，提高设计效率。

Pro/Engineer是基于约束的参数化的设计软件。可以方便地通过修改约束参数来创建功能和结构相似的零件实体模型，利用参数化的思想可以在机构开发设计过程中方便地修改实体的尺寸参数。设计者可以继承以往产品的设计经验，充分发挥创造力，从而把更多的时间、精力集中到机构的整体优化设计中去。由于避免了繁琐的手工造型，因此提高了零件设计的效率和精度。参数化建模方法是产品设计系列化的重要手段，它将产品设计过程进一步规范化、简捷化。目前，Pro/E在我国机械设计领域的应用非常广泛，在高等工科院校中Pro/E成为了教学、科研的主要工具之一。运用三维软件绘制机构各零件的实体模型，进行虚拟装配、运动仿真等，对培养工程设计与产品研发能力有着重要意义，在本科教育阶段熟练掌握CAD/CAE/CAM建模软件，可为以后的工作打下扎实基础[2-3]。