源碼鏈接

[https://download.csdn.net/download/a_zxswer/18855549]

聯(lián)合仿真

Matlab和SW聯(lián)合進行Delta機器人建模仿真，把SW模型導入Matlab中，生成仿真模型。
首先，根據(jù)Matlab版本下載Simscape Multibody Link安裝文件，例如本次設計我下載的便是smlink.r2019a.zip與install_addon.m文件。
之后，用管理員權限打開Matlab，工作空間定位剛下載兩個安裝文件的位置；在命令行窗口中輸入install_addon（'smlink.r2019a.win64.zip'），進行解壓安裝文件，回車鍵確定；繼續(xù)在命令行界面中輸入regMatlabserver，回車鍵確認。
最后，激活Matlab和SolidWorks的接口，在命令行窗口界面輸入smlink_linksw，回車鍵確認，彈出連接成功的窗口，完成在Matlab中的配置。
圖4.10 導入成功文件列表

圖4.11 Simulink建立的Delta機器人模型

SW軟件自動可以搜索電腦的接口文件，打開SW軟件，Tools-Add-Ins-other Add-ins-Simscape Multibody Link打上勾并確認。選擇Tools-Simscape Multibody Link-Export-Simscape Multibody選一個文件位置執(zhí)行完成?；氐組atlab，工作空間定位到導入模型并存有xml文件的文件的位置。在命令行窗口輸入smimport（'裝配體.xml'），等待執(zhí)行結果，如圖4.10所示，彈出Simulink頁面，并且生成派生的文件Delta機器人的機械模型已經(jīng)轉成了Simulink模型直接顯示了出來，運行顯示導入模型如圖4.11所示，為導入成功的Delta機器人模型。下次打開只需要運行派生文件x_1_DataFile.m，即初始化導入模型的參數(shù)，之后便直接可以在Simulink中運行，實現(xiàn)模型建立和仿真。至此，聯(lián)合建模成功，下面對Delta機器人進行動作仿真。
圖4.12 Delta機器人仿真設計模塊

如圖4.12所示，是在Simulink中設計的仿真模塊，如圖4.13所示的Delta機器人仿真運行界面，實現(xiàn)下抓、上抬動作的仿真。下面Delta機器人仿真動作的設計步驟。
第一步，運行派生的m文件，初始仿真參數(shù)；
第二步，在求解器中，建立世界坐標系，在Y軸方向設置重力，線性代數(shù)方式配置為自動，選取時間為基準的方程公式；
第三步，上板、主動臂的坐標系轉換，采用任意軸的旋轉方式，笛卡爾的偏量平移方式，其中軸的選取、旋轉的角度、笛卡爾偏移量等參數(shù)具體數(shù)值使用的是派生文件初始化的數(shù)值；
第四步，顯示上板、主動臂實體模型；
第五步，把轉動副轉動角度設置為180度，經(jīng)過計算調試，設計各個連桿的坐標系轉換參數(shù)；
第六步，顯示連桿實體模型；
第七步，運行仿真模塊，實現(xiàn)Delta機器人下抓上抬動作仿真。
圖4.13 Delta機器人仿真運行界面

仿真方式對比分析

本次設計分別使用Matlab、SolidWorks兩款軟件對Delta機器人進行三種方式進行仿真，下面對三種方式分別解決的各種問題以及優(yōu)缺點的做出了分析。
第一種方式，在Matlab軟件中，使用m文件建模Delta機器人，完成動態(tài)模擬門行軌跡運動。優(yōu)點：簡化機器人的結構；易于寫入運動學正反解算法；易于對不同的運動姿態(tài)和軌跡進行編程，完成對比仿真。缺點：忽視了Delta機器人從動臂的具體架構。
第二種方式，在SolidWorks中進行設計Delta機器人裝配體，生成CAD圖紙，進行動畫模擬運動?？烧{試設計機器人機械模型可執(zhí)行的位置姿態(tài)，驗證設計圖紙的可運動性，進行運動學特征分析，提供正反解分析理論依據(jù)。
第三種方式，Matlab、SolidWorks聯(lián)合仿真建立Simscape模型進行仿真，對機器人下抓上抬動作進行了模擬仿真，進一步完善了上兩種方式對從動臂的動作特點的分析。這種方法優(yōu)勢在于，創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，并提供一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口（GUI）；以一種更快捷、直接明了的方式進行模型和運動分析，立即看到系統(tǒng)的仿真結果；缺點：編程復雜，加入運動學正反解算法操作難度大。

仿真運動規(guī)劃

在機器人運動學設計中，運動規(guī)劃又稱運動插補，是在給定的路徑端點之間插入用于控制的中間點序列從而實現(xiàn)沿給定的平穩(wěn)運動。
空間角度上的路徑規(guī)劃和時間角度上的軌跡規(guī)劃構成了機器人運動學上的運動規(guī)劃，是進行并聯(lián)機器人運動分析必不可少的設計環(huán)節(jié)，兩者存在遞進和相輔相成的關系。
首先，必須通過分析Delta機器人的幾何架構以及關節(jié)特征；進而，求出機器人的工作空間；最終，才能進行路徑規(guī)劃的設計。在暫不考慮機器人位姿參數(shù)隨時間變化的因素的情況下，連接起點位置和終點位置的有序坐標點，構成的曲線稱之為路徑，構成路徑的方法稱之為路徑規(guī)劃[31]。路徑是Delta并聯(lián)機器人整體位置和運動姿態(tài)的一定序列，即各個關節(jié)和機械架構的空間坐標節(jié)點，其目的是找到一系列要經(jīng)過的有界限的路徑點，到達期望位置；我認為還應該考慮具體的機器人的機械特性和進行受力分析，設計運動關節(jié)和動力臂的路徑關鍵運動節(jié)點處的平滑過渡，減少摩擦力和減少對伺服電機力矩和加速度過大的損傷，也是對下一步驟的軌跡規(guī)劃提前進行大框架的優(yōu)化。而軌跡規(guī)劃是增加路徑的一個時間參數(shù)，賦予運動的連續(xù)性和實時性。
本次設計，通過對Delta機器人的機械架構特征以及各個關節(jié)及各力臂之間的自由度分析，進行門行路徑規(guī)劃程序的編寫，并完成了對門行軌跡規(guī)劃的仿真。
自動分揀程序示意圖

以上就是Delta機器人自動分揀的部分程序，經(jīng)過多次試驗，選擇適合的參數(shù)，保證抓取的準確性、動作的合理性。

小結

介紹SolidWorks、Matlab軟件，詳述了在Matlab、SolidWorks和聯(lián)合兩種環(huán)境的Delta機器人動態(tài)仿真以及三種不同的仿真方式進行對比。

審核編輯 黃宇