《ADAMS2024虚拟样机从入门到精通》和《机器人仿真、控制与应用》【张毛毛的学习笔记】

前言

本次阅读学习的书籍有2本：机械工业出版社的《ADAMS2024虚拟样机从入门到精通》和《机器人仿真、控制与应用》。以下抄录学习的内容是我觉得有收获且看得懂点的地方。书中的案例后面我还是想花点时间跟做一下。这篇先写知识点吧。

一、机器人相关

1、机器人运动特性的主要指标：速度和加速度。
2、机器人动力学一般涉及：力、位移、速度和加速度。
3、机器人在某种意义上是一个多体动力学系统，需要计算力与加速度、力矩与转动角加速度之间的关系。
4、动力学正问题：已知关节驱动力和力矩，求解关节运动状况（位置、速度、加速度）。
5、动力学逆问题：已知关节的期望运动轨迹，希望求解各关节所需的驱动力和力矩。
6、机器人仿真工具基础：应用机构运动与动力学仿真软件ADAMS虚拟样机技术创建机器人模型对象，结合MATLAB/Simulink等控制软件，建立一个虚拟的机器人物理样机，从而可以更直观地对机器人进行设计、控制、优化等。
7、在研究处于运动状态的物体（运动学和动力学）时，需要考虑各种量，包括力、位置、速度、加速度和时间。
8、为使机器人运动加速，驱动器必须有足够大的力和力矩来驱动机器人连杆和关节，以使它们能以期望的加速度和速度运动，最终达到期望的位置。为此，需要进行动力学分析来计算关节力矩与惯量、位置、速度和加速度等的关系，并以这些方程为依据，结合机器人外部载荷，确定驱动器所需提供的力矩。
9、天和机械臂采用了肩3个关节+肘1个关节+腕3个关节的配置方案。在肩部、腕部、肘部各有1个视觉相机。
10、一个完整的系统必然是机械系统与控制系统的有机结合，ADAMS/Controls模块可以将控制系统与机械系统集成在一起进行联合仿真。

二、ADAMS相关

1、ADAMS软件根据机械系统的模型，自动建立系统的拉格朗日运动方程，用数值方法求出物体间的运动和相互作用力。
2、ADAMS View默认坐标系是笛卡尔坐标系，旋转顺序默认采用313（123分别表示xyz轴，313是指先绕z轴旋转，然后绕x轴旋转，最后再绕z轴旋转）
3、以.adm为后缀的文件是ADAMS Solver模型语言文件，包含了模型中拓扑结构信息，如Marker点、运动副、力、各种变量等。
4、以.cmd为后缀的文件是ADAMS View命令格式编写的模型文件，包含所有的拓扑结构信息（包括所有几何信息）、模型仿真信息。
5、以.xmt_txt为后缀的文件是Parasolid模型几何文件，包含了模型详细的几何特征信息（点、线、面、体等）。
6、ADAMS只允许设置5°-60°之间的关节初始角度值。
7、不能将零件质量设置为0，因为根据牛顿定律a=F/m，0质量将导致a无穷大。
8、如果施加了驱动的运动副，不要设置初始条件。ADAMS Solver在求解时，将使用设置的运动条件，而忽略设置的初始条件。
9、冲击函数，当零件相互接触时函数起作用，当零件分开时函数失效。
10、ADAMS View要求轴套力3个转动位移分量a、b、c中，至少有2个是非常小的（小于10°）。
11、定义一个标记点来生成轨迹曲线，点的轨迹对于包络线（面）的研究非常有用。
12、ADAMS快捷键：F4显示xyz坐标值、F8打开后处理界面和回到前处理界面、G格栅消失和出现、F显示全部模型。

三、Simulink相关

1、Simulink是MATLAB的仿真工具箱，它是面向框图的仿真软件。Simulink能用回执方框图代替程序，结构和流程清晰；利用Simulink可智能化地建立和运行仿真。
2、为了与MATLAB/Simulink进行交互，需要在ADAMS中创建系统状态变量，主要输出旋转副的转角、角速度、角加速度，滑动副的位移、速度。以及接受MATLAB/Simulink输出的控制力矩和力。

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