双驱双向AGV机器人运动学分析及仿真

双驱双向AGV机器人运动学分析及仿真，内容如题，具有参考价值超星·期刊斜当业自也由于第二个驱动模块沿着磁条做直线运动,可以得设经过时间t3,第二个驱动模块转过的角度与X轴出C、D轮速度为夹角为O,D轮走过的弧长为(R+),C轮走过弧长为V:=V4=V1+V24Rsin(代Lo,则C轮和D轮走过的弧长差为:22)AGV转弯第二阶段(R+)a-(RL当AGV转雩的第一阶段结束后,AGV进入转雩第二阶段。由于最小转弯半径为512mm,则弦长为则tLo即O与时间成线性关系/12+512=724mm,两个驱动模块间距为,-VS=650mn<724mm,则不存在第一个驱动模块转弯结束,第二个驱动模块还没开始转弯的情况,因此第二个设t3时刻两个驱动模块的瞬时半径为R",在FOO,中,∠O1FO2=90°一O,则在△FHO中阶段为第二个驱动嫫块开始转弯,第一个驱动模块仍然在转弯,如图5所示。S90-22R 2R此时C轮速度为V3,D轮速度为V4,则O2点速度为13+42第二个驱动模块沿着磁带做圆冑运动,则O,点角速度为W13+4R(12)图5转弯第一阶段两个驱动模块组合成刚体运动,刚体运动时角速度设t2时刻两个驱动模块瞬时运动半径为磁条的铺设处处相等,则O1点角速度为半径R,出式(3)~式(5)可以得出O2点速度为:,=WV =WaR1+2nV1+12(13)R2R2RO1点瞬时速度为:由于则:V3=V1,VVOI=WoR(14)3)AGⅣV转弯第三阶段联立式(10)、式(13)与式(14)可知O1点瞬时速度为当AG转弯的第二阶段结束后,AGV进入转弯第,+V三阶段,即第一个驱动模块开始走直线,第二个驱动模4Rsin90-0块仍然在转弯,分析简图如图6所示。此时第一个驱动模块做直线运动,可以得出A、B轮速度为:V=v=v3+90°H通过AGV转弯三阶段的理论分析,可以把凹个驱动轮的瞬时速度与时间的关系对应起来,即第一个驱动模块开始转弯计时t1,第二个驱动模块开始转弯计时t2,第一个驱动模块廾始走直线计时t。通过计算得出四个驱动轮的瞬时速度,可实现AGV小车的位姿控制。AGV转弯过程各个驱动轮的瞬时速度如表1所示图6转弯第三阶段【44】第38卷第3期2016-03超星·期刊斜生业自表↑AGV转弯过程各驱动轮瞬时速度A回」z「轮瞬时速度B轮瞬时速度轮瞬时D轮瞬时速度事93V1+V:VIty阶段柔住体显本形状布尔提作特征4Rsin4Rsin2阶段V +yV,+阶段4Rsmn90-°4Rim0三坑2中三轮系2双驱双向AGV机器人运动学仿真上国画图8 ADAMS中的双驱双向AGⅤ机器人虚拟样机2.1仿真方案的确定通过上文论述,利用UG进行三维模型的建立,将模型导入后首先将不需要仿真的AGV部件运用固模型导入 ADAMS中,并利用 MATLAB对运动学模型进定副连接起来使之不能相对运动,然后对四个万向支撑行数值分析,最终在 ADAMS环境下进行运动学仿真轮和四个驱动轮创建旋转副,并把剩余的部件运用相应的并与 MATLAB数值解进行比较,技术方案如图7所示。运动副连接起来,最后在各个车轮和地面之间建立接触。将虚拟样机中的各个部分连接好后,需要在四个UG软件建立机器人三维模型驱动轮上添加驱动。由于驱动模块上有一个弹簧提供给驱动模块正压力,所以还需要在驱动模块和车架之间添加弹簧,然后将弹簣系数设置为15N·nm,并添加预紧UG模型筍化并另存为Parasolider格式建立运动学模型鬥修改力8。经过上述操作,使得AGV虚拟样机能够在设置的平面上顺利行走。2.3运动学仿真与分析三维模型导入 ADAMSMATLA环境下运动学方程编写为了完整地仿真AGV的行走特性,设定AGV的行设置函数并添加驱动走过程为:先让AGV走一段直线,控制AGV左转弯,运动学计算并绘制曲然后再让AGV走一段直线,再左转弯,反复运动,运动学仿真并绘制由线线AGV共完成四个弯道。将AGV仿真过程分为四部分每个部分包括直线行走以及转弯行走三个阶段,一共16提取仿真结果「提取仿真结果个运动阶段,每个驱动轮需要编写16个STEP函数,根据AGⅤ各个驱动轮瞬时速度方程,计算各个阶段临界点速度,编写四个驱动轮的STFP函数N结果对比在仿真过程中将第一个驱动模块的中心点和第个驱动模块的中心点设置为 Marker点,并将其运动轨迹投射到地面上。图9为双驱双向AGV虚拟样机的行走轨仿真完成迹。图10为AGv算一个驱动模块和第一个驱动模块中心图7运动学仿真技术方案点在X、7方向的位移由线。在图10中,每个驱动模块的位移曲线在X、7方向2.2虚拟样机的建立的同步变化反应了AGV的行走状态。两个驱动模块的位由于双驱双向AGV的结构复杂,零件较多,若直移曲线在X或7方向的大小与趋势几乎没有偏差,说明接将AGV三维模犁图导入 ADAMS中,工作量巨大,不AGV的两个驱动模块运行时轨迹重复,不会发生脱离磁仅提高了仿真难度,而且极易出错6。因此,本文在满条的情况。足仿真性能要求的前提下,对三维模型进行了简化,并2.4理论计算与仿真分析的对比转化为 Parasolid格式,然后导入到 ADAMS中仿真,导入后的虚拟样机如图8所示。根据所推导出的AGV机器人运动学模型,采用第38卷第3期2016-03【45】超星·期刊斜当业自件编提墨二具仿真曲线园nMD号9.。国图国理论曲线的行走轨迹1530标过滤器E20司ⅡD正须机||覆监|改热尽1大要115显示果位制速度型制⊥黑示韆10制迹记x2Cm模型入止想纤解份下一像厂包括演你难d00探图矿大:降强要放大的区缓:黑积石图9双驱双向AGV虚拟样机行走轨迹时间第一个驱动模块X方问图12第一个驱动模块中心在X方向的位移第一个驱动模坟Z方向第二个驱动模坏X方向仿真曲线理论出线3020二已,图1 ADAMS仿真中Ⅹ、7方向的位移曲线时问图13第二个驱动模块中心在Z方向的位移ADAMS仿真中初始驱动轮的瞬时速度值及临界点的速度值,利用 MATLAB编程并求解出AGⅤ机器人第仿真曲线个驱动模块和二个驱动模块中心点在Ⅹ、Z方向的位理论曲线移,将数据提取出来,再与 ADAMS仿真得出的轨迹点35绘于同一图中,如图11~图14所示。3.0仿真曲线埋论曲线E40时间/s0.5图14第二个驱动模块中心在X方向的位移DO通过仿真曲线与理论曲线的对比可知,AGV机器20人的位移曲线存在偏差。这是由于AGⅤ在转弯时受到诸时间多不确定因素的影响,如车体受到横摆角速度、侧倾力图11第一个驱动模块中心在Z方向的位移【下转第56页】【46】第38卷第3期2016-03超星·期刊斜当业自对实验数据进行处理,得到输入电压与负载电流曲6结束语线如图6所示。本文设计了一种采用深度电流负反馈技术的新型驱动器来驱动液压SEA仿生机器人。仿真分析和测试结果表明,驱动器输出电流稳定、线性度好、响应迅速,能够有效地驱动液压SEA仿生机器人,满足设计要求。参考文献]李玲珑,等伺服放大器设计与仿真分析[自动化仪表,2012(12)[2]郁凯元电液控制系统中电流负反馈放大器内阻及放大倍数的计算与测量门液压与启动,1982(2)「3]封元华.电液伺服系统中的电流负反馈放大器[J].航空计测计术,1993(6)[4] Changqi Chen, Hongjun Tang. An electro-hydraulic servo controlsysteIll research for CFETR blanket RH[J Fusion Engineeringd design,201489(11)]邵华平,董选明基丁LH0041的伺服电流放大器电路设计J.电图6输入电压与输出电流关系图子技术应用,1998(7)分析图6的曲线,可以得到,曲线线性度好,误差o]Has,Z. Robust Precision Control for a Class of Electro-Hydraulic小于3%,输出电流与输入电压成线性关系,符合设计Actuator System based on Disturbance Observer[].international要求。journal of precision engineering and manufacturing, 2015, 16【上接第46页】的影响,车轮侧煸角的不确定性等。但是偏差较小,平参考文献均偏差小于0.14m,在合理范围之内。同时,两者的曲1丁森瞿文燕双驱动AG转弯分析与优化计算机光盘软件线变化趋势大体相同,证明了双驱双向AGV机器人的理与应用,2013,(04):203-204.论计算和仿真分析的合理性及正确性2]唐文伟AV在物流领域中的应用前景分析门物究技术,2001,3结论108(3):7-8.[3]李季磁导引AGV的设计[D]济南:山东大学,20131)棊于UG软件构建双驱双向AGV机器人的三维模[41王聪,王帅AGV运动学模型及原理探析]科技资讯,2012,型,利用车轮差速原理建立了AGV机器人在转弯过程的(07):67-69运动学模型,并求得了AGⅤ机器人的最小转弯半径。[5]常勇,马书根,王洪光,等轮式移动机器人运动学建模方法[J.机2)基于 ADAMS软件仿真AGV机器人的直线与械工程学报,2010,46(5):30-3转弯过程,得到了相关运动参数的仿真曲线。基于(6]倪振激光导引四轮差动全方位移动AGV关键技术研究[D]重MATLAB软件对运动学模型进行理论分析,得出理论庆:重庆大学,2013由线。「门]周驰东磁导航自动导向小车(AGV)关键技术与应用研究3)将AGⅤ运动学模型的理论数据和仿真数据进行[D]南京:南京航空航空人学,2012对比,其平均偏差较小,在合理范围内,说明了运动学8]李进陈无畏,李碧春,工檀彬.自动导引车视觉导航的路径识别理论分析的正确性。和跟踪控制叮J农业机械学报.200,39(02):20-24.4)本文所进行的运动学分析为双驱双向AGⅤ机器9]尹晓红自动引导车运动分段控制技术饼究[D.合肥:合肥工业大学,2011人的结构伏化设计、工作空问轨迹规划、通过性能分析10]贺丽娜AGⅤ系统运行路径优化技术硏究].南京:南京航空航等方面提供了重要的参考价值天大学,2011【56】第38卷第3期2016-03