机械装备虚拟现实设计及实例分析 课件 第7章 多机运动仿真关键技术.pptx

第七章多机运动仿真关键技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造

目录CONTENTS7.1概述7.2复杂运动连接关系的机理解析与虚拟应用7.2.1装备运动机理的获取7.2.2运动机理的虚拟应用

第7章多机运动仿真关键技术7.1概述战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1从液压支架与中部槽连接图可以看出浮动连接机构的运动与综采支运装备的相对位置息息相关，同时，反向研究的话，综采支运装备间的位置关系也受到浮动连接机构的运动姿态的影响，对其空间运动进行相关研究分析是对综采支运装备协同运动进行研究的关键之一。因此，本节以综采支运装备的关键连接结构—浮动连接机构为例进行多机运动仿真关键技术研究。液压支架与中部槽连接图

第7章多机运动仿真关键技术7.2复杂运动连接关系的机理解析与虚拟应用战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1更准确地了解设备的工作原理和运动特性，从而找出潜在的性能瓶颈和改进空间有助于优化生产流程，通过对设备运动状态的实时监控和分析，及时发现生产过程中的异常情况可以预测设备可能出现的故障类型和原因，并提前采取相应的预防措施对装备运动机理的深入分析装备运动机理的获取运动规律拟合法空间运动学

第7章多机运动仿真关键技术7.2.1装备运动机理的获取战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1运动规律拟合法运动规律拟合法是一种通过数学和统计方法，对物体的运动规律进行拟合和描述的技术。它基于观测到的运动数据，通过选择合适的数学模型和参数，来逼近和模拟物体的真实运动过程。插入数据选择图表形式拟合过程拟合参数设置

第7章多机运动仿真关键技术7.2.1装备运动机理的获取战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1空间运动学正向运动学是用来描述装备在空间中的位置和姿态的，它为运动控制提供了基础逆向运动学是对已知装备末端的位置和姿态，求解中间各结构的位姿空间运动学方法空间运动学是对装备在空间中的位置和姿态进行描述，分为正向运动学与逆向运动学两部分本节以连接液压支架与刮板输送机的推移机构的运动机理解析为例进行说明。

第7章多机运动仿真关键技术7.2.1装备运动机理的获取战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1空间运动学模型转换选取液压油缸为基座，将连接头的运动简化为末端执行器绕着手腕处的偏转运动，将连接头简化为末端执行器、连接头与推移杆连接的销轴简化为具有偏航运动的旋转关节、活塞杆与推移杆之间的连接销轴简化为机器人的具有偏航运动与俯仰运动的旋转关节，液压油缸与活塞杆简化为机器人的棱柱关节

第7章多机运动仿真关键技术7.2.1装备运动机理的获取战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1空间运动学D-H坐标系统的建立D-H坐标系统若关节是做旋转运动的：z轴位于按右手旋转的方向；若关节是做平移运动的：z轴为沿直线运动方向，按照以上原则确定所有旋转关节和棱柱关节的z轴；当关节不平行或相交时，确定两z轴的公垂线，在此公垂线任意两方向上定义本地坐标系的x轴，按照此方法确定所有旋转关节和棱柱关节的x轴根据确定的机械手模型各关节的相对运动关系

第7章多机运动仿真关键技术7.2.1装备运动机理的获取战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1空间运动学建立D-H参数表根据建立的矩阵坐标系统，可以确定机械手模型的连杆是P||R(0°)，R⊥R(90°)，R⊥R(90°)，R||R(0)，R⊥P(90°)，根据建立的D-H矩阵坐标系确定D-H参数表，建立D-H参数表如表7-1所示。各关节变量的含义如表7-2所示。

第7章多机运动仿真关键技术7.2.1装备运动机理的获取战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1空间运动学通过逆向运动学求解方程通过下式建立活塞杆的伸长量、推移杆绕连接销轴的偏转角、俯仰角，连接头的偏转角与中部槽位姿间的关系。得到机械手模型的所有变换矩阵：

第7章多机运动仿真关键技术7.2.1装备运动机理的获取战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1空间运动学通过逆向运动学求解方程根据，建立机械手模型的正向运动矩阵为：当末端位置矢量为(x0,y0,z0)时，正向运动矩阵可简化为:在中部槽位姿已知时，通过以下公式可对推移机构各结构运动进行求解。由以上公式得到浮动连接机构等价机械手模型各关节的运动规律，根据关节路径最短的原则确定最优解。

第7章多机运动仿真关键技术7.2.2运动机理的虚拟应用战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1在获得装备运动机理后，为了实现装备自适应运动仿真，在解析得到运动规律后，需要通过C#语言将所