本发明涉及一种多自由度工业机器人，尤其是涉及一种各类多自由度工业机器人在复杂工况下的六自由度工业机器人动力学仿真分析方法。

　　1、当前的工业设计中，对于工业机器人结构的计算机建模仿真分析已经十分成熟，采用现有的仿真分析工具（adams）即可对机械系统进行快速仿真。但是目前的计算机仿真方法没有较为直观且高效的解决工业机器人在多个关节同时运动的复杂工况下各关节的动力学仿真分析问题。且仿真计算出工业机器人各关节在极端工况下的动力学参数对于机器人本体的结构设计以及电机、减速器等部件选型也是至关重要的。因此，需要找到一种多自由度工业机器人在复杂工况下的仿真分析方法。

　　1、本发明为解决现有多自由度工业机器人存在着其计算机仿真方法没有较为直观且高效的解决工业机器人在多个关节同时运动的复杂工况下各关节的动力学仿真分析问题，难以判断校核所用的电机、减速器选择是否合理，判断关键零部件的强度刚度等是否满足要求等现状而提供的一种可在复杂工况下求解每个关节的最大扭矩等动力学参数的问题，为多自由度工业机器人的电机和减速器选型提供更加准确的参考以及校核依据的六自由度工业机器人动力学仿线、为解决上述技术问题，本发明采用了一种六自由度工业机器人动力学仿真分析方法，包括如下仿线. 在solidworks三维设计软件中建立六自由度工业机器人的三维仿真模型，对仿真模型进行预处理后，将其导入仿真软件adams中；

　　4、a2. 在adams中设置环境变量，定义仿真模型的材料属性，对每部分结构按solidworks评估的质量属性进行赋值，为仿真模型创建接触和约束；

　　5、a3. 为六自由度工业机器人各关节设置运动副和链接关系，设置驱动函数；

　　6、a4. 对每个关节进行单独仿真分析，计算关节以设计需要的最大速度遍历整个工作范围时关节的动力学参数；

　　7、a5. 采用有路径搜索方法，以每个关节单独作为讨论对象，并排列组合考虑其他关节运动对其产生的影响，设置每个关节的驱动函数，求解各个关节在各种极限工况下的动力学参数，并对仿真结果进行对比分析。

　　8、可在复杂工况下求解每个关节的最大扭矩等动力学参数的问题，为多自由度工业机器人的电机和减速器选型提供更加准确的参考以及校核依据。

　　9、优选的，所述的定义仿真模型的材料属性包括设定单位，设置每个部分的材料、质量相关基础属性。提高仿真模型的材料属性仿线、优选的，所述的仿真分析方法包括如下具体仿线. 使用solidworks软件创建六自由度工业机器人的三维模型，三维模型主要包括基座1、腰部2、大臂3、肘部4、小臂5、腕部6和末端执行件7个结构单元，由于该三维模型的装配体较为复杂，零部件多，直接导入adams会导致前处理过程极为繁琐，为了使仿真更加方便，可以在solidworks中操作，将工业机器人的七个结构单元中所包含的零部件单独装配在一起，同时去掉对仿真结果影响较小的诸如螺栓等零件以简化结构，随后进行链接重组操作，使该结构中的所有零件能在导入adams之后被视作一个实体，同时测出并记录各个传动部件在solidworks中的质量属性，将模型重新装配并另存模型为parasolid格式文件，作为工业机器人模型；

　　12、b2. 将b1步骤得到工业机器人模型的整个三维模型导入adams虚拟样机分析软件，将模型的七个主要传动部分分别命名为：jizuo、yaobu、zhoubu、dabi、xiaobi、wanbu和moduan，设定工业机器人模型各个构件的单位属性和材料属性；将solidworks中各个部分单独装配时的质量和转动惯量分别输入到adams中；

　　13、b3. 为六自由度工业机器人各关节设置添加运动副约束，设置外力和链接关系，并在每个关节处添加设置驱动函数，设置好的三维模型,执行下列b4步骤或b5步骤；

　　14、b4. 按照腕部-小臂-肘部-大臂-腰部的顺序，依序对每个关节进行单独仿真，依次设置对应关节驱动函数，使其按照设计需要的最大角速度遍历整个工作范围，得到其受力-扭矩曲线；根据受力扭矩曲线，使用静力学仿真，校核危险位姿下关键零部件的强度，找到其在整个工作范围中的危险位姿以及对应姿态下的受力和力矩，以当前位姿时关节的状态作为有限元仿真的依据，为本体结构设计与标准件选型提供静力学参考；

　　15、b5. 将每个关节单独作为研究对象，考虑其他关节同时运动对其动力学参数产生的影响，分析每个关节可能出现的危险工况；使用有路径搜索方法进行仿真，得到各种复杂工况下每个关节的最大瞬间力矩，也即在工业机器人所有可能的工况下进行动力学分析，选择这些工况下的最大力矩作为该关节处可能的最大瞬时力矩；

　　16、b6.根据上述b4步骤～b5步骤分析结果，验证零部件设计，电机减速器选型是否合理。

　　17、可在复杂工况下求解每个关节的最大扭矩等动力学参数的问题，更有效分析判断关键零部件的强度刚度，为多自由度工业机器人的电机和减速器选型提供更加准确的参考以及校核依据。

　　18、优选的，所述的大臂在将其他关节保持在危险位姿不变时，由于大臂从危险位姿启动时，向上转动所需力矩显然大于向下转动，因此运动模式中只考虑大臂向上加速启动，由于肘部之后的三个关节的转动对大臂产生的影响较小，因此为简化仿真过程，将后几个关节均保持在时小臂整体力臂最大的位置，依据工业机器人的设计要求，假定各关节处的加速时间为0.3s，减速时间也为0.3s，则机器人大臂的几种极限工况表所示（见表1）。以工况一为例，腰部和肘部关节保持不动则其驱动函数设置为0，大臂加速向上启动，可以将这个过程分解为先以最大加速度加速0.3s，然后再减速0.3s，仿线s，用step函数表达加速度的变化过程，

　　21、将大臂关节的加速度时间函数使用到大臂可能出现的6种工况扭矩时间曲线种工况的扭矩仿真结果，根据仿真结果可以得到大臂在各个工况下转动时的最大扭矩。通过以大臂为例，可以证明各个关节的扭矩演变情况都可求解，基于此可以为机器人关节电机、减速器、驱动器、控制器等选型提供基础支撑。另外也可以为机器人结构刚度、强度等校核仿线、本发明的有益效果是：提出了一种多自由度工业机器人动力学仿真方法，能够解决工业机器人在复杂工况下求解每个关节的最大扭矩等动力学参数的问题，更有效分析判断关键零部件的强度刚度，能给工业机器人本体设计，电机和减速器选型提供更加准确的参考以及校核依据。

　　3.按照权利要求1所述的六自由度工业机器人动力学仿真分析方法，其特征在于所述的仿真分析方法包括如下具体仿线所述的六自由度工业机器人动力学仿真分析方法，其特征在于所述的大臂在将其他关节保持在危险位姿不变时，由于大臂从危险位姿启动时，向上转动所需力矩显然大于向下转动，因此运动模式中只考虑大臂向上加速启动，由于肘部之后的三个关节的转动对大臂产生的影响较小，因此为简化仿真过程，将后几个关节均保持在时小臂整体力臂最大的位置；依据工业机器人的设计要求，假定各关节处的加速时间为0.3s，减速时间也为0.3s，则得到机器人大臂的几种极限工况数据表。以工况一为例，腰部和肘部关节保持不动则其驱动函数设置为0，大臂加速向上启动，可以将这个过程分解为先以最大加速度加速0.3s，然后再减速0.3s，仿线s，用step函数表达加速度的变化过程，则大臂关节的加速度时间函数为step(time,0,0,0.01,-667d)+step(time,0.29,0,0.3,667d)+step(time,0.3,0,0.31,667d)+step(time,0.59,0,0.6,-667d)； 将大臂关节的加速度时间函数使用到大臂可能出现的6种工况中，得到大臂关节6种工况的扭矩仿真结果，根据仿真结果可以得到大臂在各个工况下转动时的最大扭矩。

　　本发明公开了一种六自由度工业机器人动力学仿真分析方法，在Solidworks中建立六自由度工业机器人的三维仿真模型，对仿真模型进行预处理后，将其导入仿真软件Adams中；定义仿真模型的材料属性，对每部分结构按Solidworks评估质量属性进行赋值，为仿真模型创建接触和约束；为六自由度工业机器人各关节设置运动副和链接关系，设置驱动函数；对每个关节进行单独仿真分析，计算关节以设计需要的最大速度遍历整个工作范围时关节的动力学参数；采用有路径搜索方法，考虑其他关节运动对其产生的影响，设置每个关节的驱动函数。为多自由度工业机器人的电机和减速器选型提供更加准确的参考以及校核依据。技术研发人员：