基于Solidworks的机械手运动仿真设计
基于SolidWorks六自由度焊接机械手三维运动模拟PPT答辩稿
致 谢
感谢指导老师在此设计过程中给予
了热情诚恳的帮助和各位老师的精 心指导,限于水平有限，有遗漏和 错误之处希望各位老师批评指证
1.6焊接机械手的工作原理
固定机座后通过机身上转台的旋转和大小 手臂的运动带动旋转手腕的转动和摆动手 腕的运动，在给手抓一个配合尺寸使之能 够自由的伸缩以便夹取工件。
1.7 焊接机械手的构成和设计
焊接机械手的零部件包括:机座、机座盖板、 机身、转台、大臂、小臂、旋转手腕、摆 动手腕、手抓、销钉、螺栓、螺母等 。
SolidWorks数字化模型 →模型导入→添加复 杂约束力→仿真分析→模型优化。
六自由度机械手的运动情况给出各个转动 副的旋转角度
2.1 模拟加载与仿真
启动SolidWorks软件，如下图选择“装配图” 选项，单击“确定”按钮，建立装配体操 作界面。
2.2机构的装配过程
选择左下方“浏览”按钮如图，打开零件存放的目录，选择第一 个零件系统将默认为固定的零件，以后添加的零件依次为基准。 先选择名称为转台的零件，单击“打开”。单击界面任何位置零 件固定在界面中。在工具栏中选择“插入零部件”，如前操作打 开文件夹，继续选择零件大臂。为了不至于零件过多装配过程复 杂，采取逐个添加约束的方法，进行逐个配合并完成定位。继续 添加零件和配合的操作直到完成装配体。装配过程中合理的选择 配合关系以方便以后的运动仿真操作。如下图
基于SolidWorks六自由度 焊接机械手三维运动模拟
学生姓名:马俊 专业:机械设计制造及其自动化 指导教师:刘天祥
本课题的主要研究内容
（1）查阅机器人技术相关文章和机构，了 解国内外焊接机器人的应用和发展。 （2）画出六自由度焊接机械手部装配图。 （3）应用solidworks对机械手部分进行三维 运动。 （4）用COSMOSMotion软件对其进行仿真。
基于Solidworks的机械手运动仿真设计
基于Solidworks的机械手运动仿真设计０引言机械手对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门，更能提高劳动生产率和自动化水平。
随着现代生产的机械化和自动化的发展对机器人的需求越来越大因而对机器人的末端执行机构机械手的研究尤为重要。
一些软件的发展为机械手的设计分析提供了方便降低了生产成本，本设计是基于Ｓolidworks软件，使得设计效率大大提高[1]。
本文是为普通车床配套而设计的上料机械手。
它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
１机械手工作原理上料机械手直接与工件接触的部件,它能执行人手的抓握功能。
手抓取物体以物体为中心,用两根手指包络物体。
根据抓取物体时的相对状态,靠手指与工件之间的摩擦力来夹持工件。
本上料机械手采用二指平动手爪,属于夹持式手爪,手指由四杆机构带动,当上料机械手手爪夹紧和松开物体时,手指姿态不变,作平动。
机械手手爪的结构见图1，①为支架、②气动杆、③和④为大螺钉、⑤和⑥为三孔连杆、⑦为小螺钉、⑧短连杆、⑨和⑩为手指。
通过气动杆②来传动力的，气缸带动气动杆②使之向上移动时,其它的杆件共同运动,此时手爪是处于握紧工件的过程;反之,当气缸带动气动杆②向下移动时, 手爪是处于张开的过程。
这样,用气缸带动连杆②做往复平动，从而使其它杆件运动,带动手爪张合，手指上的任意一点的运动轨迹为一弧摆动。
图1机械手装配简图2基于Ｓolidworks机械手仿真动画设计2.1Ｓolidworks介绍SolidWorks是一款功能强大的中高端CAD软件，方便快捷是其最大特色。
它有全面的零件实体建模、生成工作机构的分解动画制作和高级动画制作等功能该软件以参数化特征造型为基础，具有功能强大、易学、易用等特点，是当前最优秀的中档三维CAD软件之一。
solidworks机械臂运动仿真注意事项
Solidworks机械臂运动仿真注意事项简介Solidworks是一种强大的三维建模软件，具有广泛应用于机械工程和制造工业的功能。
机械臂是一种常见的工业机器人系统，用于执行各种复杂的任务。
在进行机械臂的设计和制造之前，进行仿真是非常重要的，可以帮助我们验证设计方案、识别潜在问题和优化机械臂的性能。
本文将介绍Solidworks机械臂运动仿真的注意事项。
1. 模型设计在进行机械臂的运动仿真之前，首先需要进行模型的设计。
模型设计要求准确、精细，模型的尺寸、结构和材料等要与实际机械臂相符。
同时，还需要考虑到机械臂的运动范围、工作负载和速度等因素，确保模型设计满足仿真需求。
2. 运动仿真设置在Solidworks中，设置机械臂的运动仿真是关键步骤之一。
仿真设置包括机械臂的关节、运动学和动力学参数等。
在进行机械臂的运动仿真前，需要确保设置的参数准确、合理，以保证模拟的真实性和准确性。
3. 约束条件在进行机械臂的运动仿真时，需要考虑机械臂的约束条件。
约束条件可以限制机械臂的运动范围，仿真过程中遵循现实情况下机械臂的运动限制。
例如，固定基座、限定关节的运动范围等。
4. 轨迹规划在机械臂的运动仿真中，轨迹规划是一个重要的步骤。
轨迹规划可以定义机械臂末端执行器的路径，使机械臂能够按照预定的轨迹进行运动。
轨迹规划需要考虑到机械臂的工作任务和工作环境，并根据需求进行优化。
5. 碰撞检测碰撞检测是机械臂运动仿真中一个重要的环节。
在进行仿真之前，需要对机械臂的各个部件进行碰撞检测，以避免在真实运动中发生碰撞。
Solidworks提供了碰撞检测功能，可以帮助我们及时发现和解决潜在的碰撞问题。
6. 运动分析和优化运动仿真完成后，可以对仿真结果进行分析和优化。
运动分析可以帮助我们了解机械臂的运动性能，如速度、加速度和力矩等。
根据分析结果，可以对机械臂进行优化，以改善其运动性能和工作效率。
7. 结果展示和报告生成在仿真完成后，可以生成仿真结果的图表和报告，用于展示和分析。
基于SolidWorks和ADAMS的注塑机械手运动学仿真
在仿真建模过程 中， 对机械手装配体做 出适 和Ａ Ｄ Ａ Ｍ Ｓ 软件对机械手进行建模及运动学仿真 ， 绘 准确性 ， 当简化 ， 将一些对仿真结果影响不大的部件省略。简 制机械手的运动曲线， 为优化其速度和加速度提供基 化后 的机 械 手模型 由安 装座 、 底座、 横梁 、 悬臂 、 主 础依 据 。 （ 副） 臂固定节 、 主（ 副） 臂活动节、 横行及引拔方 向的滑 座、 上下 行 滑座 、 主 副手 及 相 应 的 导轨 和 滑 块 等
《 装备制造技术） ２ ０ １ ３ 年第 ４ 期
基于 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ和 ＡＤ Ａ ＭＳ的 注塑机械 手运动 学仿 真
蔡汉 明 ， 管 洋， 刘承 昆
（ 青 岛科技大学 机电工程学院 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ６ １ ）
摘 要： 注塑机机械 手是一种广泛应用在注塑挤 出机上的 实现 工件取放 的一 种 自动化设备。注塑机机械手一般使 用伺服
１ 注 塑机械手 建模及装配
４ ８ 个 零 件装 配而 成 。 同时 为 了更 加 直 观 的在 实 时仿
真过程 中观察 机械手主手末端手爪 中心 的位 置 ， 特 Ａ Ｄ Ａ Ｍ Ｓ软件提供 了建立 三维 实体模 型的建模 将主手末端建立成 圆锥状 ， 其长度 、 相对活动节坐标 模块 ， 但对于创建较 复杂 的系统仍存在一定局限性 。 系的笛卡尔空间位置没有变化 ，其锥尖 即为手部 中
分析 ，预测产 品的整体性能 ，进 而改进产品整体设 计， 提高产品性能的技术 。 使用虚拟样机技术可以大
大 缩减 产 品的研 发 周期 ， 同时保 证产 品 品质 。 注 塑 机 械 手是 一 种 安 装 在 注 塑机 上 ，实 现注 塑
基于Solidworks和VC++的抛光机器手运动仿真研究
术
与
工
程
Ｃ２４ ３ ０ 一Ｓ３ ０ ２４ ０ １ Ｃ２ａ ＋ Ｃ２ １ ３２ ａ ０
１ ２卷
则可 得各 连杆参 数 ， 表 １ 见 。 利用表 １中 的连 杆 参 数 ， 可 以根 据 公 式 （ ） 便 １ 计算 出各连 杆坐 标系 的齐次 变换矩 阵 。
表 １ 机 械 臂 连 杆 参 数
一
Ｃ１ ０４ ５ 一 Ｓ１ ０ ３ ０ ３Ｓ ｌ ０ Ｃ５ Ｃ２ ０ Ｃ１ ２ Ｓ ４ Ｓ１ ３Ｓ５０ Ｃ１ Ｓ１ ４ Ｃ２ ＋ １ Ｃ５ ４ ０ ０ ３０ Ｓ２
１ ］ ● ●
一
０
０
９ 。 ０
一
１
Ｏ
Ｏ
● Ｊ
０
Ｓ ３Ｃ５ ２４
劣， 噪声和粉尘严重 ， 影响操作工人 的健康 。对于
大型 自由 曲 面 ， 种 局 限性 更 为 明 显 。这 种 状 况 这 已经 成 为制 约 自由 曲面 高质 高 效加 工 的瓶 颈 ¨ 。 Ｊ
笔 者 针对 工业 实 际 中大 型 抛 光 工 件 抛 光 效 率
建立机械手 的运动学方程。在 每一个连杆上 固连
。Ｙ Ｐ ｙ ０。 ｐｚ 源自Ｔ ＝ 费 时费力 ， 效率 低 下 ， 且 产 品 的加 工 质 量 和 一 致 而 性 差 ， 度 低 。另 外 ， 业 现 场 的抛 光 环境 比较 恶 精 工
１ 运动学建模
在 Ｄ— 法 中 ， Ｈ方 用齐次 变换 来 描 述各 个 连杆 相 对 于 固定参考 系 的空 间几何 关 系 ， 而 推 导 出末 端 从 坐标 系相对 于基 坐标 系 的 等 价齐 次 坐 标 变换 矩 阵 ，
第 １ ２卷
第 ８期
基于Solidworks的机械手三维建模及其运动仿真
5 结语
责任编辑：于淑清 收稿日期：2010－04－14
215
第 31 卷第 10 期
基于 Solidworks 的机械手三维建模及其运动仿真— ——夏学文，等
Vol.31No.10
1.1 机械手零部件的三维建模
的零部件会自动定义为固定静止的部件，然后依次
Solidworks 零部件的建模过程为： 首先选取合 插入 各 零 部 件 ，通 过 一 系 列 的 配 合 约 束 关 系 ，装 配
［5］吴序堂. 齿轮啮合原理［M］. 西安：西安交通大学出版社，2009. ［6］刘鹄然，赵东福，宋德玉. 现代啮合理论［M］. 杭州：浙江大学出版
社 ，2008. 作 者 简 介 ： 耿 金 萍 （1984- ），女 ，江 苏 徐 州 人 ，中 国 矿 业 大 学 机
电 学 院 ，研 究 生 ，机 械 制 造 及 其 自 动 化 专 业 ，电 话 ：0516-83590278 ， 电 子 信 箱 ：gengjinping188@.
注意的问题。 有些零部件特征相当的复杂，例如铲 零部件”命令，依次如图 1 所示，排列各零部件，顺
臂爪臂的建模。 因为它的主体特征是一个比较复杂 序按照从上到下排列。 注意插入的零部件应该集中
的曲面，所以需要熟练曲面建模的命令。 曲面建模 在一个区域，不要过于分散，以便于下一步装配步
通过带 控 制 线 的 扫 描 曲 面 、放 样 曲 面 、边 界 曲 面 以 骤 。 （3）装 配 时 ，将 所 有 的 零 部 件 通 过 “重 合 ”、“平
1.2 机械手的装配 Solidworks 提供了强大的装配功能，其优点为：
（1）在 装 配 体 环 境 下 ，可 以 方 便 地 设 计 及 修 改 零 部
基于SolidWorks+2000的圆柱坐标型工业机械手设计
组成。柔轮为具有外齿的弹性薄壁零件，刚轮为 剐性的内齿圈，波发生器为椭圆凸轮及压配在凸 轮上的薄壁轴承。当刚轮固定，波发生器轴转动
时，柔轮在波发生器径向力作用下产生变形，在 椭圆凸轮长轴方向，刚轮和柔轮的轮齿完成啮合， 而短轴方向，刚轮和柔轮的轮齿完全脱离。由于 刚轮齿数和柔轮齿数相差甚少，这样波发生器的 高速转动输入（ｃ，，变成柔轮轴的低速转动输出∞：
与自动化，２００６（０２）
基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ２０００的圆柱坐标型 工业机械手设计
淮海工学院工程训练中心 韩服善 南京铁道职业技术学院苏州校区机械系 王建胜
摘要：根据机械手的使用要求，确定主要工作参数，选择驱动系统和电控系统，完成整机结构设计。采 用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中的质鼍特征工具，对零件的质量、密度、体积、重心、惯性主轴和惯性力矩进行辅助设计计算， 大大减轻了设计过程中的繁琐计算及校核步骤。
基于Solidworks的机械手爪运动仿真及有限元分析
基于Solidworks的机械手爪运动仿真及有限元分析作者：陆鹏石钢周志浩程道来李南坤来源：《中国科技纵横》2014年第11期【摘要】以巴玛克公司自动化钎焊机械手爪为对象，利用SolidWorks开展机械手爪结构设计，三维建模，然后运用插件中motion、simulation对它进行运动仿真分析和有限元分析。
最后得到机械手的运动轨迹，作业空间情况，为公司机械手爪后续的优化设计研究提供依据。
【关键词】 SolidWorks 机械手爪三维建模运动仿真【Abstract】 It will useSolidWorks to design structureof Manipulator and to establish theThree-dimensional Modeling based on automated welding robot of Shanghai Bamac Electric Technology Co.， Ltd.，then by using the plug of simulation and motion of SolidWorks，it will focus on the Motion Simulation and Finite ElementAnalysis of the Manipulator.Finally the trajectory and the work space of the Manipulate can be received，and provide a basis of manipulator analysis in order to optimize the manipulator for the company.【Key words】 SolidWorks Manipulator Three-dimensional Modeling Motion Simulation机器人手爪是机器人可以实现类似人手的功能部件，用来夹持工件或工具，是一个很重要的执行机构。
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基于Solidworks的机械手运动仿真设计
０引言
机械手对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门，更能提高劳动生产率和自动化水平。
随着现代生产的机械化和自动化的发展对机器人的需求越来越大因而对机器人的末端执行机构机械手的研究尤为重要。
一些软件的发展为机械手的设计分析提供了方便降低了生产成本，本设计是基于Ｓolidworks软件，使得设计效率大大提高[1]。
本文是为普通车床配套而设计的上料机械手。
它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
１机械手工作原理
上料机械手直接与工件接触的部件,它能执行人手的抓握功能。
手抓取物体以物体为中心,用两根手指包络物体。
根据抓取物体时的相对状态,靠手指与工件之间的摩擦力来夹持工件。
本上料机械手采用二指平动手爪,属于夹持式手爪,手指由四杆机构带动,当上料机械手手爪夹紧和松开物体时,手指姿态不变,作平动。
机械手手爪的结构见图1，①为支架、②气动杆、③和④为大螺钉、⑤和⑥为三孔连杆、⑦为小螺钉、⑧短连杆、⑨和⑩为手指。
通过气动杆②来传动力的，气缸带动气动杆②使之向上移动时,其它的杆件共同运动,此时手爪是处于握紧工件的过程;反之,当气缸带动气动杆②向下移动时, 手爪是处于张开的过程。
这样,用气缸带动连杆②做往复平动，从而使其它杆件运动,带动手爪张合，手指上的任意一点的运动轨迹为一弧摆动。
图1机械手装配简图
2基于Ｓolidworks机械手仿真动画设计
2.1Ｓolidworks介绍
SolidWorks是一款功能强大的中高端CAD软件，方便快捷是其最大特色。
它有全面的零件实体建模、生成工作机构的分解动画制作和高级动画制作等功能该软件以参数化特征造型为基础，具有功能强大、易学、易用等特点，是当前最优秀的中档三维CAD软件之一。
SolidWorks有全面的零件实体建模、生成工作机构的分解动画制作和高级动画制作等功能。
工作原理最好的表达方式莫过于动态仿真，因为动态仿真是一种传递工作过程中各组成零件动作情况的良好载体，它的特点就在于形象和直观。
Animator插件就是一个与Solidworks完全集成的动画制作软件插件，它能将Solidworks的三维模型实现动态的可视化，并且实时录制构件的模拟装配过程、模拟拆卸过程和构件的模拟工作过程，将构件的工作情况得到更好地表达，增强了人们对构件的认识和了解。
该软件在工业生产中的应用不但可以提高设计质量，缩短工程周期，还可以节约大量建设投资。
并且，随着信息技术在各领域的迅速渗透，CAD技术已经得到广泛的应用，从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新型技术、促进经济增长都具有十分重要的意义[2][3]。
2.2机械手仿真动画的建立
1）启动SolidWorks，选择“文件”→打开机械手装配图，然后在工具栏中单击Animator，新建立一个，动画制作界面（如图2所示），设定机械手是通过气动杆来传力给手指；
图2动画制作界面
2）将机械手气动杆移动到初始位置；将时间滑杆拖到结束时间；将机械手气动杆移动到最终位置。
完成动画的时间设定；
3）选择主动件螺纹孔连杆，移动它，使两手指闭合到距离最短处，则设该位置为初始位置；
4）拖动时间码到15秒处即时间滑杆从00：00：00处移动到00：00：15处；
5）再次选中螺纹连杆，将其拖动到使两手指分开距离最大处。
此为零件的最终位置；
6）单击动画控制器弹出式工具栏的播放按钮，进行演示。
（其中螺纹连杆的时间线为绿色，其余零件时间线为黄色，因为螺纹连杆是主动件后面的零件为从动件）上面三步使机械手完成一个由张开到闭合的过程，但实际运用中手指的张开闭合是要求非常连贯的，那样才能满足需要。
7）制作机械手由夹紧状态到松开零件的过程。
接着上步的操作将螺纹连杆拖动到使手指张开距离最大的位置，再吧时间码在刚才00：00：15的基础上再向右拖同样的距离到达00：00：30，最后把螺纹连杆拖动到使两手指闭合距离最短处，完成整个动画过程的制作。
该动画的制作将构件的工作情况得到更好地表达，增强了人们对构件的认识和了解。
该软件在工业生产中的应用不但可以提高设计质量，缩短工程周期，还可以节约大量建设投资。
3结论
本文对机械手机构进行设计研究，运用SolidWorks对其结构建模设计，手指夹取物体时的仿真动画。
本次设计充分利用了计算机辅助设计，基于SolidWorks的机械手仿真动画很好地实现预期运动,对系统设计起到很好的效果，提高设计效率。
【参考文献】
［１］苏子昊，孔庆忠.关节型机器人二指平动手爪的设计[J].机械工程与自动化，2008，10．
［２］詹迪维.Solidworks快速入门教程：2009中文版[M].机械工业出版社．［３］云杰漫步多媒体科技CAX设计教研室.Solidworks 2009基础教程[M].清华大学出版社，2009，12．。