15基于PROE六自由度機(jī)械手參數(shù)化建模及運(yùn)動(dòng)仿真

15基于PROE六自由度機(jī)械手參數(shù)化建模及運(yùn)動(dòng)仿真,15,基于,proe,自由度,機(jī)械手,參數(shù),建模,運(yùn)動(dòng),仿真 目錄第一章 緒 論 .........................................................................................................................11.1 機(jī)械手的介紹 ............................................................................................................11.2 機(jī)械手的發(fā)展概況 .....................................................................................................11.2.1 目的和現(xiàn)實(shí)意義 ............................................................................................21.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................21.2.3 發(fā)展和研究方向 ............................................................................................3第二章 Pro/ENGINEER 軟件介紹 ..................................................................................52.1 Pro/ENGINEER 產(chǎn)品介紹 ..........................................................................................52.2 Pro/ENGINEER 概述 ....................................................................................................52.3 Pro/ENGINEER 的特點(diǎn) ...............................................................................................7第三章 六自由度機(jī)械手零件的建模 .........................................................................93.1 六自由度機(jī)械手手指建模 .......................................................................................93.2 六自由度機(jī)械手手掌建模 .....................................................................................123.3 六自由度機(jī)械手手腕建模 .....................................................................................133.4 六自由度機(jī)械手手臂建模 .....................................................................................143.5 六自由度機(jī)械手垂直軸旋轉(zhuǎn)體建模 ...................................................................153.6 六自由度機(jī)械手垂直軸支撐體建模 ...................................................................153.7 六自由度機(jī)械手底座建模 .....................................................................................16第四章 六自由度機(jī)械手的裝配 ..................................................................................174.1 Pro/ENGINEER 的裝配 .............................................................................................174.2 六自由度機(jī)械手裝配步驟及方法 ........................................................................17第五章 六自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)仿真 .......................................................................195.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 ..................................................................................................................195.2 進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊 .............................................................................................................195.3 添加“伺服電動(dòng)機(jī)” ...............................................................................................205.4 定義初始條件 .............................................................................................................215.5 定義分析 ......................................................................................................................225.6 運(yùn)動(dòng)仿真視頻制作 ....................................................................................................23致 謝 ..........................................................................................................................................25參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................26附錄 外文翻譯 .......................................................................................................................272基于 PRO/E 六自由度機(jī)械手參數(shù)化建模及運(yùn)動(dòng)仿真摘 要：通過(guò) Pro/E 這個(gè)三維軟件工具來(lái)進(jìn)行六自由度機(jī)械手的參數(shù)化建模設(shè)計(jì)，完整體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本流程，提出一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)的新思路,展示 Pro/E 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)。首先利用 Pro/E便捷的建模工具來(lái)對(duì)機(jī)械手的各零件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)；然后利用 Pro/E 按要求對(duì)機(jī)械手零件以各種約束和銷釘?shù)冗B接來(lái)進(jìn)行合理裝配；接著利用 Pro/E 的機(jī)構(gòu)模式對(duì)機(jī)械手的裝配作添加伺服器等操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)六自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)仿真。Pro/E 方便的實(shí)現(xiàn)了對(duì)六自由度機(jī)械手的裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，效果非常直觀。關(guān)鍵字：Pro/E；機(jī)械手；建模；運(yùn)動(dòng)仿真Parametric Modeling and Simulation of Six degrees of freedom manipulator Based on Pro/EAbstract: By Pro/E software tools to carry out this three-dimensional six degrees of freedom manipulator parametric modeling design, complete product design reflects the basic process, presents a new idea of product design, display Pro/E in the product design advantages. First use of Pro/E and convenient modeling tools to the various parts of the manipulator for modeling design; then using Pro/E as required in various parts of the manipulator such as connectivity constraints and pin assembly to be reasonable; then use Pro/E in the body model of the manipulator assembly operations such as adding servers to achieve six degrees of freedom manipulator motion simulation. Pro/E to facilitate the implementation of the manipulators of the six degrees of freedom of assembly and motion simulation, the effect is very intuitive.Keywords: Pro/E; Manipulator; Modeling; Motion Simulation1第一章 緒論1.1 機(jī)械手的介紹機(jī)械手是一種能模仿人手和臂膀的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)） 、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有 2～3 個(gè)自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。1.2 機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顩r機(jī)器人的歷史并不算長(zhǎng)，1959 年美國(guó)英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人的歷史才真正開始。英格伯格在大學(xué)攻讀伺服理論，這是一種研究運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如何才能更好地跟蹤控制信號(hào)的理論。德沃爾曾于 1946 年發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機(jī)器的運(yùn)動(dòng)。1954 年, 德沃爾又獲得可編程機(jī)械手專利，這種機(jī)械手臂按程序進(jìn)行工作，可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序，因此具有通用性和靈活性，英格伯格和德沃爾都在研究機(jī)器人，認(rèn)為汽車工業(yè)最適于用機(jī)器人干活，因?yàn)槭怯弥匦蜋C(jī)器進(jìn)行工作，生產(chǎn)過(guò)程較為固定。1959 年，英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。它成為世界上第一臺(tái)真正的實(shí)用工業(yè)機(jī)器人。此后英格伯格和德沃爾成立了“尤尼梅遜”公司，興辦了世界上第一家機(jī)器人制造工廠。第一批工業(yè)機(jī)器人被稱為“尤尼梅特” ，意思是“萬(wàn)能自動(dòng)” 。 他們因此被稱為機(jī)器人之父。 1962 年美國(guó)機(jī)械與鑄造公司也制造出工業(yè)機(jī)器人，稱為“沃爾薩特蘭” ，意思是“萬(wàn)能搬動(dòng)” 。 ”尤尼梅特”和“沃爾薩特蘭”就成為世界上最早的、至今仍在使用的工業(yè)機(jī)器人。近百年來(lái)發(fā)展起來(lái)的機(jī)器人，大致經(jīng)歷了三個(gè)成長(zhǎng)階段，也即三個(gè)時(shí)代。第2一代為簡(jiǎn)單個(gè)體機(jī)器人， 第二代為群體勞動(dòng)機(jī)器人，第三代為類似人類的智能機(jī)器人，它的未來(lái)發(fā)展方向是有知覺、有思維、能與人對(duì)話。第一代機(jī)器人屬于示教再現(xiàn)型 , 第二代則具備了感覺能力 , 第三代機(jī)器人是智能機(jī)器人 , 它不僅具有感覺能力 , 而且還具有獨(dú)立判斷和行動(dòng)的能力。 英格伯格和德沃爾制造的工業(yè)機(jī)器人是第一代機(jī)器人，屬于示教再現(xiàn)型，即人手把著機(jī)械手，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍，或者人用“示教控制盒”發(fā)出指令，讓機(jī)器人的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)，一步步完成它應(yīng)當(dāng)完成的各個(gè)動(dòng)作 。1.2.1 目的和現(xiàn)實(shí)意義在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手。其目的和現(xiàn)實(shí)意義在于：一是提高生產(chǎn)效率，因?yàn)樵跈C(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的 5%。從這里可以看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。二是應(yīng)用機(jī)械手可以代替人從事單調(diào)、重復(fù)或繁重的體力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。三是代替人在有害環(huán)境下的手工操作，改善勞動(dòng)條件，保證人身安全。20 世紀(jì) 40年代后期，美國(guó)在原子能實(shí)驗(yàn)中，首先采用機(jī)械手搬運(yùn)放射性材料，人在安全間操縱機(jī)械手進(jìn)行各種操作和實(shí)驗(yàn)。50 年代以后，機(jī)械手逐步推廣到工業(yè)生產(chǎn)部門，用于在高溫、污染嚴(yán)重的地方取放工件和裝卸材料，也作為機(jī)床的輔助裝置在自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線和加工中心中應(yīng)用，完成上下料或從刀庫(kù)中取放刀具并按固定程序更換刀具等操作。目前在我國(guó)機(jī)械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個(gè)生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀從 94 年美國(guó)開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五” 、 “八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人;其中有 130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)3用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如:可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品，機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000m 水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種。在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。1.2.3 發(fā)展和研究方向在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。工業(yè)機(jī)器人不斷向著高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修等性能提高，而單機(jī)價(jià)格卻不斷下降。機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化：由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)，國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化，器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、4力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制，多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來(lái)操縱機(jī)器人。當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)第二章 Pro/ENGINEER 軟件介紹2.1 Pro/ENGINEER 產(chǎn)品介紹1985 年 ， 美國(guó)參數(shù)化技術(shù)公司 PTC(Parametric Technology Corporation)公司成 立 于 美 國(guó) 波 士 頓 ， 開 始 參 數(shù) 化 建 模 軟 件 的 研 究 。 1988 年 ， V1.0 的Pro/ENGINEER 誕 生 了 。 經(jīng) 過(guò) 10 余 年 的 發(fā) 展 ， Pro/ENGINEER 已 經(jīng) 成 為 三 維 建 模 軟件 的 領(lǐng) 頭 羊 。 PTC 的 系 列 軟 件 包 括 了 在 工 業(yè) 設(shè) 計(jì) 和 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 等 方 面 的 多 項(xiàng) 功 能 ， 還包 括 對(duì) 大 型 裝 配 體 的 管 理 、 功 能 仿 真 、 制 造 、 產(chǎn) 品 數(shù) 據(jù) 管 理 等 等 。 Pro/E 是 一 套機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 自 動(dòng) 化 軟 件 系 統(tǒng) ， 它 是 新 一 代 CAD/CAM 軟 件 ， 實(shí) 現(xiàn) 了 產(chǎn) 品 零 件 或 組 件 從概 念 設(shè) 計(jì) 到 制 造 全 過(guò) 程 設(shè) 計(jì) 的 自 動(dòng) 化 ， 提 供 了 以 參 數(shù) 化 為 基 礎(chǔ) ， 基 于 特 征 的 實(shí) 體 造型 技 術(shù) ， 主 要 用 于 汽 車 及 運(yùn) 輸 機(jī) 械 ， 宇 航 和 飛 機(jī) 制 造 ， 電 子 及 計(jì) 算 機(jī) 設(shè) 備 行 業(yè) 以 及其 他 行 業(yè) 。 同 時(shí) Pro/ENGINEER 還 提 供 了 目 前 所 能 達(dá) 到 的 最 全 面 、 集 成 最 緊 密 的 產(chǎn)品 開 發(fā) 環(huán) 境 。 它 采 用 基 于 特 征 的 參 數(shù) 化 技 術(shù) ， 具 有 產(chǎn) 品 的 三 維 設(shè) 計(jì) 、 分 析 、 仿 真 、加 工 和 二 次 開 發(fā) 等 功 能 ， 該 軟 件 已 廣 泛 應(yīng) 用 于 機(jī) 械 、 電 子 、 家 電 、 模 具 等 行 業(yè) ， 是目 前 國(guó) 內(nèi) 使 用 最 廣 泛 的 三 維 設(shè) 計(jì) 軟 件 之 一 。2.2 Pro/ENGINEER 概述PRO/ENGINEER 軟 件 包 的 產(chǎn) 品 開 發(fā) 環(huán) 境 在 支 持 并 行 工 作 ， 它 通 過(guò) 一 系 列 完 全 相關(guān) 的 模 塊 表 述 產(chǎn) 品 的 外 形 、 裝 配 及 其 他 功 能 。 PRO/E 能 夠 讓 多 個(gè) 部 門 同 時(shí) 致 力 于 單一 的 產(chǎn) 品 模 型 。 包 括 對(duì) 大 型 項(xiàng) 目 的 裝 配 體 管 理 、 功 能 仿 真 、 制 造 、 數(shù) 據(jù) 管 理 等 。Pro/E 可謂是個(gè)全方位的 3D 產(chǎn)品開發(fā)軟件，集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品組合、模具開發(fā)、NC 加工、飯金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理于一體，其模塊眾多。主要由以下六大主模塊組成：工業(yè)設(shè)計(jì)(LAID)模塊、機(jī)械設(shè)計(jì)(CAD)模塊、功能仿真(CAE)模塊、制造(CAM)模塊、數(shù)據(jù)管理(PDM)模塊和數(shù)據(jù)交換(Geometry Translator)模塊。(1)、 工 業(yè) 設(shè) 計(jì) (CAID)模 塊 工 業(yè) 設(shè) 計(jì) 模 塊 主 要 用 于 對(duì) 產(chǎn) 品 進(jìn) 行 幾 何 設(shè) 計(jì) ， 以 前 ， 在 零 件 未 制 造 出 時(shí) ， 是 無(wú)法 觀 看 零 件 形 狀 的 ， 只 能 通 過(guò) 二 維 平 面 圖 進(jìn) 行 想 象 。 現(xiàn) 在 ， 用 3DS 可 以 生 成 實(shí) 體模 型 ， 但 用 3DS 生 成 的 模 型 在 工 程 實(shí) 際 中 是 “中 看 不 中 用 ”。 用 PRO/E 生 成 的 實(shí)體 建 模 ， 不 僅 中 看 ， 而 且 相 當(dāng) 管 用 。 事 實(shí) 上 ， PRO/E 后 階 段 的 各 個(gè) 工 作 數(shù) 據(jù) 的 產(chǎn) 生都 要 依 賴 于 實(shí) 體 建 模 所 生 成 的 數(shù) 據(jù) 。包 括 ： PRO/3DPAINT(3D 建 模 )、 PRO/ANIMATE(動(dòng) 畫 模 擬 )、 PRO/DESIGNER(概 念 設(shè) 計(jì) )、 PRO/NETWORKANIMATOR(網(wǎng) 絡(luò) 動(dòng) 畫 合 成 )、6PRO/PERSPECTA-SKETCH（ 圖 片7轉(zhuǎn) 三 維 模 型 ） 、 PRO/PHOTORENDER(圖 片 渲 染 )幾 個(gè) 子 模 塊 。(2)、 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) (CAD)模 塊 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 模 塊 是 一 個(gè) 高 效 的 三 維 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 工 具 ， 它 可 繪 制 任 意 復(fù) 雜 形 狀 的 零 件 。在 實(shí) 際 中 存 在 大 量 形 狀 不 規(guī) 則 的 物 體 表 面 ， 如 自 由 曲 面 等 。 隨 著 人 們 生 活 水 平 的提 高 ， 對(duì) 曲 面 產(chǎn) 品 的 需 求 將 會(huì) 大 大 增 加 。 用 PRO/E 生 成 曲 面 僅 需 2 步 ～ 3 步 操 作 。PRO/E 生 成 曲 面 的 方 法 有 ： 拉 伸 、 旋 轉(zhuǎn) 、 放 樣 、 掃 掠 、 網(wǎng) 格 、 點(diǎn) 陣 等 。 由 于 生 成 曲面 的 方 法 較 多 ， 因 此 PRO/E 可 以 迅 速 建 立 任 何 復(fù) 雜 曲 面 。 它 既 能 作 為 高 性 能 系 統(tǒng) 獨(dú) 立 使 用 ， 又 能 與 其 它 實(shí) 體 建 模 模 塊 結(jié) 合 起 來(lái) 使 用 ， 它支 持 GB、 ANSI、 ISO 和 JIS 等 標(biāo) 準(zhǔn) 。 包 括 ： PRO/ASSEMBLY（ 實(shí) 體 裝 配 ） 、PRO/CABLING（ 電 路 設(shè) 計(jì) ） 、 PRO/PIPING（ 彎 管 鋪 設(shè) ） 、 PRO/REPORT（ 應(yīng) 用 數(shù) 據(jù) 圖形 顯 示 ） 、 PRO/SCAN-TOOLS（ 物 理 模 型 數(shù) 字 化 ） 、 PRO/SURFACE（ 曲 面 設(shè) 計(jì) ） 、PRO/WELDING（ 焊 接 設(shè) 計(jì) ） 。(3)、 功 能 仿 真 (CAE)模 塊 功 能 仿 真 (CAE)模 塊 主 要 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 。 我 們 中 國(guó) 有 句 古 話 ： “畫 虎 畫 皮 難畫 骨 ， 知 人 知 面 不 知 心 ”。 主 要 是 講 事 物 內(nèi) 在 特 征 很 難 把 握 。 機(jī) 械 零 件 的 內(nèi) 部 變 化情 況 是 難 以 知 曉 的 。 有 限 元 仿 真 使 我 們 有 了 一 雙 慧 眼 ， 能 “看 到 ”零 件 內(nèi) 部 的 受力 狀 態(tài) 。 利 用 該 功 能 ， 在 滿 足 零 件 受 力 要 求 的 基 礎(chǔ) 上 ， 便 可 充 分 優(yōu) 化 零 件 的 設(shè) 計(jì) 。著 名 的 可 口 可 樂(lè) 公 司 ， 利 用 有 限 元 仿 真 ， 分 析 其 飲 料 瓶 ， 結(jié) 果 使 瓶 體 質(zhì) 量 減 輕 了 近20％ ， 而 其 功 能 絲 毫 不 受 影 響 ， 僅 此 一 項(xiàng) 就 取 得 了 極 大 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 包 括 ： PRO/FEM POST（ 有 限 元 分 析 ） 、 PRO/MECHANICA CUSTOMLOADS（ 自 定 義載 荷 輸 入 ） 、 PRO/MECHANICA EQUATIONS（ 第 三 方 仿 真 程 序 連 接 ） 、PRO/MECHANICA MOTION（ 指 定 環(huán) 境 下 的 裝 配 體 運(yùn) 動(dòng) 分 析 ） 、 PRO/MECHANICA THERMAL（ 熱 分 析 ） 、 PRO/MECHANICA TIRE MODEL（ 車 輪 動(dòng) 力 仿 真 ） 、PRO/MECHANICA VIBRATION（ 震 動(dòng) 分 析 ） 、 PRO/MESH （ 有 限 元 網(wǎng) 格 劃 分 ） 。(4)、 制 造 (CAM)模 塊 在 機(jī) 械 行 業(yè) 中 用 到 的 CAM 制 造 模 塊 中 的 功 能 是 NC Machining(數(shù) 控 加 工 )。 說(shuō)到 數(shù) 控 功 能 ， 就 不 能 不 提 八 十 年 代 著 名 的 “東 芝 事 件 ”。 當(dāng) 時(shí) ， 蘇 聯(lián) 從 日 本 東 芝公 司 引 進(jìn) 了 一 套 五 坐 標(biāo) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 及 數(shù) 控 軟 件 CAMMAX， 加 工 出 高 精 度 、 低 噪 聲 的 潛艇 推 進(jìn) 器 ， 從 而 使 西 方 的 反 潛 系 統(tǒng) 完 全 失 效 ， 損 失 慘 重 。 東 芝 公 司 因 違 反 “巴 統(tǒng) ”協(xié) 議 ， 擅 自 出 口 高 技 術(shù) ， 受 到 了 嚴(yán) 厲 的 制 裁 。 在 這 一 事 件 中 出 盡 風(fēng) 頭 的 CAMMAX軟 件 就 是 一 種 數(shù) 控 模 塊 。 PRO/ES 的 數(shù) 控 模 塊 包 括 ： PRO/CASTING（ 鑄 造 模 具 設(shè) 計(jì) ） 、 PRO/MFG（ 電 加 工 ）、 PRO/MOLDESIGN（ 塑 料 模 具 設(shè) 計(jì) ） 、 PRO/NC-CHECK（ NC 仿 真 ） 、PRO/NCPOST（ CNC 程 序 生 成 ） 、 PRO/SHEETMETAL（ 鈑 金 設(shè) 計(jì) ） 。8(5)、 數(shù) 據(jù) 管 理 (PDM)模 塊 PRO/E 的 數(shù) 據(jù) 管 理 模 塊 就 像 一 位 保 健 醫(yī) 生 ， 它 在 計(jì) 算 機(jī) 上 對(duì) 產(chǎn) 品 性 能 進(jìn) 行 測(cè) 試仿 真 ， 找 出 造 成 產(chǎn) 品 各 種 故 障 的 原 因 ， 幫 助 你 對(duì) 癥 下 藥 ， 排 除 產(chǎn) 品 故 障 ， 改 進(jìn) 產(chǎn) 品設(shè) 計(jì) 。 它 就 像 PRO/E 家 庭 的 一 個(gè) 大 管 家 ， 將 觸 角 伸 到 每 一 個(gè) 任 務(wù) 模 塊 。 并 自 動(dòng) 跟 蹤你 創(chuàng) 建 的 數(shù) 據(jù) ， 這 些 數(shù) 據(jù) 包 括 你 存 貯 在 模 型 文 件 或 庫(kù) 中 零 件 的 數(shù) 據(jù) 。 這 個(gè) 管 家 通 過(guò)一 定 的 機(jī) 制 ， 保 證 了 所 有 數(shù) 據(jù) 的 安 全 及 存 取 方 便 。 它 包 括 ： PRO/PDM（ 數(shù) 據(jù) 管 理 ） 、 PRO/REVIEW（ 模 型 圖 紙 評(píng) 估 ） 。(6)、 數(shù) 據(jù) 交 換 (Geometry Translator)模 塊 在 實(shí) 際 中 還 存 在 一 些 別 的 CAD 系 統(tǒng) ， 如 UGⅡ 、 EUCLID、 CIMATRTON、 MDT 等 ，由 于 它 們 門 戶 有 別 ， 所 以 自 己 的 數(shù) 據(jù) 都 難 以 被 對(duì) 方 所 識(shí) 別 。 但 在 實(shí) 際 工 作 中 ， 往 往需 要 接 受 別 的 CAD 數(shù) 據(jù) 。 這 時(shí) 幾 何 數(shù) 據(jù) 交 換 模 塊 就 會(huì) 發(fā) 揮 作 用 。 PRO/E 中 幾 何 數(shù) 據(jù) 交 換 模 塊 有 好 幾 個(gè) ， 如 ： PRO/CAT（ PRO/E 和 CATIA 的 數(shù) 據(jù)交 換 ） 、 PRO/CDT（ 二 維 工 程 圖 接 口 ） 、 PRO/DATA FOR PDGS（ PRO/E 和 福 特 汽 車設(shè) 計(jì) 軟 件 的 接 口 ） 、 PRO/DEVELOP（ PRO/E 軟 件 開 發(fā) ） 、 PRO/DRAW（ 二 維 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 數(shù)據(jù) 輸 入 ） 、 PRO/INTERFACE（ 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 數(shù) 據(jù) 交 換 格 式 擴(kuò) 充 ） 、 PRO/INTERFACE FOR STEP（ STEP/ISO10303 數(shù) 據(jù) 和 PRO/E 交 換 ） 、 PRO/LEGACY（ 線 架 /曲 面 維 護(hù) ） 、PRO/LIBRARYACCESS（ PRO/E 模 型 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 進(jìn) 入 ） 、 PRO/POLT（ HPGL/POSTSCRIPTA數(shù) 據(jù) 輸 出 ）2.3 Pro/ENGINEER 的特點(diǎn)Pro/E 所 采 用 的 造 型 技 術(shù) 和 加 工 處 理 技 術(shù) 與 其 它 同 類 型 軟 件 相 比 具 有 明 顯 的 優(yōu)勢(shì) 。 它 具 有 基 于 特 性 ； 全 參 數(shù) ； 全 相 關(guān) ； 單 一 數(shù) 據(jù) 庫(kù) ； 全 自 動(dòng) 數(shù) 控 編 程 ， DNC 直接 數(shù) 控 加 工 ， 多 軸 的 聯(lián) 動(dòng) 并 且 加 工 精 度 高 ； 適 合 復(fù) 雜 幾 何 造 型 ， 三 維 模 具 設(shè) 計(jì) ；G 代 碼 檢 驗(yàn) 、 仿 真 、 模 擬 ； 外 接 掃 描 儀 、 三 坐 標(biāo) 測(cè) 量 機(jī) 可 實(shí) 現(xiàn) 反 求 工 程 、 數(shù) 據(jù) 光 順 ，在 計(jì) 算 機(jī) 上 再 現(xiàn) 被 測(cè) 零 件 的 外 形 等 特 點(diǎn) 。基 于 特 征 的 參 數(shù) 化 造 型 ： Pro/ENGINEER 使 用 用 戶 熟 悉 的 特 征 作 為 產(chǎn) 品 幾 何 模型 的 構(gòu) 造 要 素 。 這 些 特 征 是 一 些 普 通 的 機(jī) 械 對(duì) 象 ， 并 且 可 以 按 預(yù) 先 設(shè) 置 很 容 易 的 進(jìn)行 修 改 。 例 如 ： 設(shè) 計(jì) 特 征 有 弧 、 圓 角 、 倒 角 等 等 ， 它 們 對(duì) 工 程 人 員 來(lái) 說(shuō) 是 很 熟 悉 的 ，因 而 易 于 使 用 。 裝 配 、 加 工 、 制 造 以 及 其 它 學(xué) 科 都 使 用 這 些 領(lǐng) 域 獨(dú) 特 的 特 征 。 通過(guò) 給 這 些 特 征 設(shè) 置 參 數(shù) （ 不 但 包 括 幾 何 尺 寸 ， 還 包 括 非 幾 何 屬 性 ） ， 然 后 修 改 參 數(shù)很 容 易 的 進(jìn) 行 多 次 設(shè) 計(jì) 疊 代 ， 實(shí) 現(xiàn) 產(chǎn) 品 開 發(fā) 。 宏 觀 世 界 是 基 于 特 征 的 實(shí) 體 造 型 軟件 ， “基 于 特 征 ”的 意 思 是 零 件 模 型 的 構(gòu) 造 是 由 各 個(gè) 特 征 來(lái) 生 成 的 零 件 的 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程就 是 特 征 的 累 積 過(guò) 程 ， 而 所 謂 特 征 是 指 可 以 用 參 數(shù) 驅(qū) 動(dòng) 的 實(shí) 體 模 型 ， 通 常 特 征 應(yīng) 滿足 以 下 條 件 ：9（ 1） 特 征 必 須 是 一 個(gè) 實(shí) 體 或 零 件 的 具 體 構(gòu) 成 之 一 ；（ 2） 特 征 能 對(duì) 應(yīng) 某 一 形 狀 ；（ 3） 特 征 的 性 質(zhì) 是 可 以 預(yù) 料 的 ；全 相 關(guān) 性 ： Pro/ENGINEER 的 所 有 模 塊 都 是 全 相 關(guān) 的 。 這 就 意 味 著 在 產(chǎn) 品 開 發(fā) 過(guò)程 中 某 一 處 進(jìn) 行 的 修 改 ， 能 夠 擴(kuò) 展 到 整 個(gè) 設(shè) 計(jì) 中 ， 同 時(shí) 自 動(dòng) 更 新 所 有 的 工 程 文 檔 ，包 括 裝 配 體 、 設(shè) 計(jì) 圖 紙 ， 以 及 制 造 數(shù) 據(jù) 。 全 相 關(guān) 性 鼓 勵(lì) 在 開 發(fā) 周 期 的 任 一 點(diǎn) 進(jìn) 行 修改 ， 卻 沒(méi) 有 任 何 損 失 ， 并 使 并 行 工 程 成 為 可 能 ， 所 以 能 夠 使 開 發(fā) 后 期 的 一 些 功 能 提前 發(fā) 揮 其 作 用 。數(shù) 據(jù) 管 理 ： 加 速 投 放 市 場(chǎng) ， 需 要 在 較 短 的 時(shí) 間 內(nèi) 開 發(fā) 更 多 的 產(chǎn) 品 。 為 了 實(shí) 現(xiàn) 這種 效 率 ， 必 須 允 許 多 個(gè) 學(xué) 科 的 工 程 師 同 時(shí) 對(duì) 同 一 產(chǎn) 品 進(jìn) 行 開 發(fā) 。 數(shù) 據(jù) 管 理 模 塊 的 開發(fā) 研 制 ， 正 是 專 門 用 于 管 理 并 行 工 程 中 同 時(shí) 進(jìn) 行 的 各 項(xiàng) 工 作 ， 由 于 使 用 了Pro/ENGINEER 獨(dú) 特 的 全 相 關(guān) 性 功 能 ， 因 而 使 之 成 為 可 能 。裝 配 管 理 ： Pro/ENGINEER 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 能 夠 使 用 戶 利 用 一 些 直 觀 的 命 令 ， 例 如“嚙 合 ”、 “插 入 ”、 “對(duì) 齊 ”等 很 容 易 的 把 零 件 裝 配 起 來(lái) ， 同 時(shí) 保 持 設(shè) 計(jì) 意 圖 。高 級(jí) 的 功 能 支 持 大 型 復(fù) 雜 裝 配 體 的 構(gòu) 造 和 管 理 ， 這 些 裝 配 體 中 零 件 的 數(shù) 量 不 受 限 制 。易 于 使 用 ： 菜 單 以 直 觀 的 方 式 出 現(xiàn) ， 提 供 了 邏 輯 選 項(xiàng) 和 預(yù) 先 選 取 的 最 普 通 選 項(xiàng) ，同 時(shí) 還 提 供 了 簡(jiǎn) 短 的 菜 單 描 述 和 完 整 的 在 線 幫 助 ， 這 種 形 式 使 得 容 易 學(xué) 習(xí) 和 使 用 ?？傊琍 ro/ENGINEER 秉承“易學(xué)易用、功能強(qiáng)大、互連互通”的理念。軟件以使用方便、參數(shù)化造型和系統(tǒng)的全相關(guān)性而著。10第 三 章 六 自 由 度 機(jī) 械 手 零 件 的 建 模在 Pro/E 軟件環(huán)境下，機(jī)械三維建模應(yīng)該嚴(yán)格以設(shè)計(jì)構(gòu)思或者前期計(jì)算為依據(jù)，盡量保持三維圖形數(shù)據(jù)的完整和正確性。三維模型的一般建模過(guò)程如圖所示。圖 3.1 Pro/E 零件建模一般過(guò)程由于在 Pro/ENGINEER 中實(shí)體模型可以有多種不同的構(gòu)造方法，采取何種方法更為合理、高效，需要有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，要根據(jù)圖形的形狀選擇合適的構(gòu)造模型的方式。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)體模型之前，必須要考慮好模型的生成方法和步驟。其中建模的難點(diǎn)在于輔助平面和輔助點(diǎn)的建立，只有建立好輔助平面和輔助點(diǎn)，才能保證零件模型的精確性。圖 3.2 六自由度機(jī)械手由課題資料提供圖 3.2 可知，六自由度機(jī)械手的主要建模構(gòu)件為：機(jī)械手指、機(jī)械手掌、機(jī)械手腕、機(jī)械手臂、垂直軸旋轉(zhuǎn)體、垂直軸支撐體、底座等。3.1 六自由度機(jī)械手手指建模（1）運(yùn)行 Pro/E，新建零件 PRT0001, 創(chuàng) 建 和 更 改 基 準(zhǔn) 平 面 、 基 準(zhǔn) 軸 、 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) ，詳 見 圖 3.3 模 型 PRT000111圖 3.3 圖 3.4 （2）創(chuàng)建機(jī)械手指的基本輪廓，這一步用草繪曲線的方法，選取 TOP 面為基準(zhǔn)面，單擊 拉伸工具，然后右鍵單擊（延時(shí)單擊）界面，出現(xiàn)右鍵菜單，選取定義內(nèi)部草繪（如上圖 3.4），出現(xiàn)草繪界面，接著草繪機(jī)械手指外部輪廓，包括長(zhǎng)，寬，指尖，斜背，內(nèi)槽，旋轉(zhuǎn)中心軸輪廓等，其草繪結(jié)果如下：圖 3.5 （3）拉伸形成實(shí)體，確定草繪尺寸、輪廓無(wú)誤后，單擊草繪工具欄下方 按鈕，進(jìn)入拉伸實(shí)體界面。此操作可定義機(jī)械手指所需的厚度，雙擊界面中尺寸數(shù)字，輸入所需厚度 5，見下圖圖 3.612敲 Enter 回車鍵即完成定義。操作無(wú)誤后，單擊界面下方 按鈕，即完成機(jī)械手指的實(shí)體拉伸。（4）去除實(shí)體重合部位，由于機(jī)械手指由兩瓣組成且形成對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，所以兩瓣共一回轉(zhuǎn)中心，必然有實(shí)體重合，因此需進(jìn)行實(shí)體重合部位的處理。其操作仍屬于拉伸實(shí)體，與步驟（3）類似，只是拉伸實(shí)體時(shí)須額外步驟?，F(xiàn)仍先選取 TOP 面（亦機(jī)械手指底面）為基準(zhǔn)面，單擊 拉伸工具，右鍵單擊進(jìn)去草繪界面，草繪須拉伸的實(shí)體，旋轉(zhuǎn)中心外輪廓，如下圖 3.7圖 3.7 圖 3.8草繪完成后，單擊 確定按鈕，進(jìn)去拉伸界面，定義拉伸厚度為 3，如上圖 3.8 所示。由于此次拉伸并不是增加實(shí)體，而是去除材料，所以應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)操作，如下圖所示圖 3.9單擊界面下方工具欄中去除材料按鈕即可，而后單擊界面下方 按鈕，即完成了實(shí)體重合部位的去除。（5）打旋轉(zhuǎn)中心孔，Pro/E 具有方便的打孔工具，選取需要打孔的面，然后單擊零件界面右邊工具欄 孔工具按鈕，而后選取的面上便出現(xiàn)了孔的示意模型，定義孔的位置在旋轉(zhuǎn)中心上，深度為至下一個(gè)曲面，直徑為 3，見下圖13圖 3.10而后單擊界面下方 按鈕，便完成了旋轉(zhuǎn)中心孔。（6）倒圓角邊，逐個(gè)選取所需倒圓角的邊，而后逐個(gè)倒圓角，或者按住 Ctrl 鍵一次全選需要倒圓角的邊，如下圖 3.11，然后直接右鍵單擊出現(xiàn)圖中倒圓角邊選項(xiàng)，選圖 3.11取并定義圓角半徑即完成倒圓角邊操作。3.2 六自由度機(jī)械手手掌建模由于機(jī)械手手指需嵌入手掌內(nèi)部，使起到固定和支撐的作用。故機(jī)械手手掌分為上部、下部?jī)刹糠帧C(jī)械手手掌上部建模過(guò)程如下：（1） 利用拉伸工具，拉伸出手掌上部的主體。（2） 利用基準(zhǔn)工具，創(chuàng)建一基準(zhǔn)平面，為后面的拉伸做準(zhǔn)備。（3） 利用拉伸工具，拉伸出機(jī)械手手指嵌入空間。（4） 利用拉伸工具，拉伸出機(jī)械手手腕連接件的嵌入空間。（5） 利用拉伸工具，拉伸出上下機(jī)械手手掌連接螺栓的支持柱。（6） 利用孔工具，打出前后 2 個(gè)連接螺栓孔和旋轉(zhuǎn)中心軸孔。（7） 利用陣列工具，陣列機(jī)械手手腕連接件嵌入孔。（8） 最后倒圓角邊。14圖 3.12 六自由度機(jī)械手手掌上部機(jī)械手手掌下部建模過(guò)程如下：（1） 利用拉伸工具，創(chuàng)建外形尺寸特征。（2） 利用孔工具，打出前后 2 個(gè)連接螺栓孔。（3） 倒圓角邊。圖 3.13 六自由度機(jī)械手手掌下部3.3 六自由度機(jī)械手手腕建模機(jī)械手手腕建模過(guò)程：（1） 利用拉伸工具，拉伸機(jī)械手手腕主體。（2） 利用拉伸工具，拉伸出機(jī)械手手掌連接件的活動(dòng)槽。（3） 利用拉伸工具，拉伸出與機(jī)械手手臂的連接桿。15（4） 利用孔工具，創(chuàng)建與機(jī)械手手掌連接件相配合的銷釘孔。（5） 利用孔工具，創(chuàng)建連接桿上與機(jī)械手手臂相配合的銷釘孔。圖 3.14 六自由度機(jī)械手手腕還有與之相關(guān)的連接件如下圖：圖 3.15 連接件3.4 六自由度機(jī)械手手臂建模由于為六自由度機(jī)械手，手臂須分前臂和后臂，才能達(dá)到所需靈活度與自由度，前臂與后臂模型一致。機(jī)械手手臂建模過(guò)程：（1） 利用拉伸工具，拉伸機(jī)械手手臂主體。（2） 利用拉伸工具，拉伸出機(jī)械手手腕連接件的活動(dòng)槽。（3） 利用拉伸工具，拉伸出與機(jī)械手手臂后臂的連接桿。（4） 利用孔工具，創(chuàng)建與機(jī)械手手腕連接件相配合的銷釘孔。（5） 利用孔工具，創(chuàng)建連接桿上與機(jī)械手手臂后臂相配合的銷釘孔。（6） 倒圓角邊。16圖 3.16 六自由度機(jī)械手手臂3.5 六自由度機(jī)械手垂直軸旋轉(zhuǎn)體建模垂直軸旋轉(zhuǎn)體建模過(guò)程：（1） 利用拉伸工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體主體。（2） 利用拉伸工具，拉伸出與機(jī)械手手臂連接件的嵌入槽。（3） 利用孔工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)軸孔和旋轉(zhuǎn)體頂蓋固定螺釘孔。（4） 利用鏡像工具，鏡像出對(duì)應(yīng)的另外 2 個(gè)螺釘孔。（5） 利用可變剖面掃描工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體與支撐體間活動(dòng)滾珠運(yùn)動(dòng)槽。（6） 倒圓角邊。圖 3.17 六自由度機(jī)械手垂直軸旋轉(zhuǎn)體3.6 六自由度機(jī)械手垂直軸支撐體建模垂直軸支撐體建模：（1） 利用拉伸工具，拉伸出支撐體支撐柱實(shí)體。（2） 利用拉伸工具，拉伸出支撐體支撐面板實(shí)體。（3） 利用孔工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)軸孔。17（4） 利用可變剖面掃描工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體與支撐體間活動(dòng)滾珠運(yùn)動(dòng)槽。（5） 倒圓角邊。圖 3.18 六自由度機(jī)械手垂直軸支撐體3.7 六自由度機(jī)械手底座建模固定機(jī)械手的底座的建模：（1） 利用拉伸工具，拉伸出底座底部面板實(shí)體。（2） 利用拉伸工具，拉伸出與垂直軸支撐體相嵌的主體的實(shí)體。（3） 倒圓角邊。圖 3.19 六自由度機(jī)械手底座18第四章 六自由度機(jī)械手的裝配4.1 Pro/ENGINEER 的裝配Pro/E 裝配的過(guò)程如圖 4.1 所示：圖 4.1 Pro/E 裝配一般過(guò)程六自由度機(jī)械手構(gòu)件的裝備關(guān)系比較簡(jiǎn)單，其中各零件、連接件之間多為面匹配和軸對(duì)齊，而各活動(dòng)關(guān)節(jié)間的裝配類型均為“銷釘”連接。4.2 六自由度機(jī)械手裝配步驟及方法根據(jù)裝配關(guān)系分析,采用的裝配序列為:六自由度機(jī)械手底座→垂直軸支撐體→垂直軸回轉(zhuǎn)體→機(jī)械手手臂→機(jī)械手手腕→機(jī)械手手掌→機(jī)械手手指具體步驟如下：（1）運(yùn)行 Pro/E，新建組件 asm0001,點(diǎn)確定進(jìn)入裝配模式，單擊工具欄按鈕，添加元件進(jìn)入裝配，首先根據(jù)文件目錄找到底座，單擊打開，便將底座引入了裝配環(huán)境。對(duì)于首個(gè)進(jìn)入裝配環(huán)境的元件，應(yīng)使其狀態(tài)達(dá)到完全約束，故應(yīng)如圖 4.2選取缺省，圖 4.2圖 4.3當(dāng)下方狀態(tài)欄如圖 4.3 顯示完全約束時(shí)，單擊 確定按鈕，完成第一個(gè)元件即底座的裝配。（2）按照裝配序列，依次添加各元件以及相應(yīng)的連接件，若元件間面面重合，或者面與面平行，則屬于匹配裝配；若元件間共軸線，則屬于軸對(duì)齊，如圖 4.4 所示選取相應(yīng)裝配；而各活動(dòng)關(guān)節(jié)間的裝配類型均為“銷釘”連接，則應(yīng)選擇如圖 4.5 所示19的銷釘選項(xiàng)。圖 4.4 圖 4.5（3）全部零件裝配完畢后，單擊菜單欄“視圖”→“環(huán)境和外觀”對(duì)各零件進(jìn)行著色，六自由度機(jī)械手的裝配效果圖和分解爆炸效果圖如下：圖 4.6 六自由度機(jī)械手裝配效果圖圖 4.7 分解爆炸效果圖20第五章 六自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)仿真5.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真是對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配之后，不給其施加力，不考慮零件之間的摩擦，只在機(jī)構(gòu)上施加動(dòng)力，構(gòu)建運(yùn)動(dòng)副，使機(jī)構(gòu)能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，分析其運(yùn)動(dòng)軌跡。在Pro/ENGINEER 機(jī)構(gòu)模塊中提供零件之間的運(yùn)動(dòng)副有:凸輪連接運(yùn)動(dòng)副、槽連接運(yùn)動(dòng)副、齒輪連接運(yùn)動(dòng)副等。5.2 進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊運(yùn)行 Pro/E，打開裝配 ASM0001 后，點(diǎn)擊菜單欄“應(yīng)用程序”→“機(jī)構(gòu)” ，即進(jìn)入了機(jī)構(gòu)模塊，如圖 5.1 所示。圖 5.1 機(jī)構(gòu)模塊 圖 5.2 進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊后即可對(duì)各運(yùn)動(dòng)軸做參數(shù)設(shè)置，以限制主體之間的相對(duì)位置、運(yùn)動(dòng)范圍、運(yùn)動(dòng)軸零位置參照等。如圖 5.2，選擇旋轉(zhuǎn)軸，右鍵單擊并選擇菜單中編輯定義選項(xiàng)，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)軸設(shè)置對(duì)話框（圖 5.3） ，編輯運(yùn)動(dòng)軸的零位置和限21圖 5.3 運(yùn)動(dòng)軸設(shè)置對(duì)話框制，并可對(duì)編輯數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)覽。使用“拖動(dòng)”功能可檢查為運(yùn)動(dòng)軸指定的限制是否滿足預(yù)期的運(yùn)動(dòng)范圍。5.3 添加“伺服電動(dòng)機(jī)”在機(jī)構(gòu)模式下，點(diǎn)擊 “伺服電動(dòng)機(jī)”圖標(biāo)，定義“伺服電動(dòng)機(jī)” （如圖 5.4） ，名稱為“ServoMotor1” ，類型欄選擇“運(yùn)動(dòng)軸” ，點(diǎn)擊裝配時(shí)生成的銷釘軸；輪廓欄（如圖 5.5）的“規(guī)范”選擇“速度” ， “初始位置”為開始運(yùn)動(dòng)的位置，可定義當(dāng)前位置，也可以定義任意位置為運(yùn)動(dòng)初始位置，并可以預(yù)覽， “模”選擇“常數(shù)” ， “A”值為“10” 。22圖 5.4圖 5.55.4 定義初始條件點(diǎn)擊 “拖動(dòng)元件”按鈕，點(diǎn)擊“快照” ，生成“Snapshot1”如圖 5.6。點(diǎn)擊“初始條件”按鈕，名稱為“InitCond1” ，選擇“快照”為“Snapshot1” ，如圖 5.7，單擊“確定”完成初始條件的定義。23圖 5.6 圖 5.75.5 定義分析單擊 “機(jī)構(gòu)分析”按鈕，名稱為“AnalysisDefinition1” ，類型為“位置” ，“優(yōu)先選項(xiàng)”中， “持續(xù)時(shí)間”為 17s,“幀頻”為“10” ， “最小間隔”為“0.1” 。 “快照”選擇先前生成的“Snapshot1” ，如圖 5.8。將 7 電動(dòng)機(jī)添加到分析中，定義各電動(dòng)機(jī)的開始、結(jié)束時(shí)間，如圖 5.9。然后點(diǎn)擊“運(yùn)行” ，即可以觀察運(yùn)動(dòng)仿真情況，確定設(shè)定正確后單擊“確定” 。圖 5.824圖 5.95.6 運(yùn)動(dòng)仿真視頻制作前面的運(yùn)動(dòng)分析“AnalysisDefinition1”生成后，單擊界面右邊 回放按鈕，即可進(jìn)入回放界面，此界面可對(duì)先前的運(yùn)動(dòng)分析進(jìn)行回放、保存至文件、也可打開文件中以存在的運(yùn)動(dòng)分析。如圖 5.10，點(diǎn)擊播放，打開“AnalysisDefinition1” ，即進(jìn)入動(dòng)圖 5.1025圖 5.11畫界面，如圖 5.11 所示，單擊播放便開始重新播放“AnalysisDefinition1” ，圖 5.11所示“捕獲...” ，即為視頻錄制按鈕，單擊，進(jìn)去如圖 5.12 界面， “名稱”處單擊瀏覽選路徑為 E:\盤，新建名稱 yundong， “類型”選 MPEG,勾取“照片級(jí)渲染幀”可使視頻效果更佳，單擊確定便完成了運(yùn)動(dòng)仿真視頻的制作。圖 5.1226致 謝衷心感謝學(xué)校這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)鍛煉機(jī)會(huì)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收獲頗多，知識(shí)面有了很大的提高，綜合運(yùn)用能力得到加強(qiáng)，可以說(shuō)經(jīng)過(guò)這樣一次設(shè)計(jì)，我們才真正達(dá)到了畢業(yè)的要求。首先，我感覺這次設(shè)計(jì)提高了我們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在一個(gè)實(shí)際題目當(dāng)前，怎樣才能解決問(wèn)題呢？這不是哪本書上能說(shuō)清楚的。這就要求我們根據(jù)實(shí)際情況，分析實(shí)際問(wèn)題，想出解決方案，這就是一個(gè)能力的問(wèn)題了。平時(shí)我們很少有這樣的機(jī)會(huì)，能把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于解決實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中，但這次設(shè)計(jì)就給予了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。其次，這次設(shè)計(jì)考驗(yàn)了我的自學(xué)能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多知識(shí)都不是我以前所學(xué)過(guò)的，特別是軟件的應(yīng)用方面。因此這讓我意識(shí)到學(xué)習(xí)能力的重要性，活學(xué)活用，才能立于不敗之地。再次，這次設(shè)計(jì)鍛煉