按照运动学仿真的类似步骤为机器人添加材料、运动副和关节驱动，给机器人手腕末端施加50N最大负载，仿真模型如图5-17。

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图5-17 机器人样机动力学模型

5.5.1 典型工况下的路径规划

如图5-18为机器人搬运物体的路径规划，由于腕转关节、腕摆关节和手转关节处于机器人手臂末端，关节所受的扭矩较小，同时为了降低求解难度，因此仿真时只设置了腰部回转关节、肩关节和肘关节。在1秒内肩关节和肘关节同时旋转90度，此时达到肩部关节的极限位置，之后腰部回转关节转过90度，最后各个关节相继复位。

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图5-18 典型工况下的路径规划

根据机器人作业任务的路径规划，各关节的驱动函数为：

J1：STEP( time , 1 , 0 , 1.6 , -90d )+STEP( time , 3.4 , 0 , 4 , 90d )

J2：STEP( time , 0 , 0 , 1 , -90d )+STEP( time , 2 , 0 , 3 , 90d )

J3：STEP( time , 0 , 0 , 1 , 90d )+STEP( time , 2 , 0 , 3 , -90d )

J4：0.0d * time

J5：0.0d * time

J6：0.0d * time

函数的意思为关节1在1到1.6秒逆转90度，在3.4到4秒正转90度；关节2在0到1秒逆向转动90度，在2到3秒正向转动90度；关节3在0到1秒逆向转动90度，在2到3秒正向转动90度；其他关节保持不动。

设置仿真的时间为4000毫秒，仿真的步数为500步，点击启动符号启动仿真。

5.5.2 动力学仿真曲线图

如图5-19和5-20，各个曲线变化过程中没有出现断点，说明本机器人结构总体的布局合理，机器人在工作过程中各关节能按照运动规划要求平稳运行。

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图5-19 J1、J2、J3角位移曲线

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1. J1的角速度和角加速度曲线

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1. J2的角速度和角加速度曲线

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1. J3的角速度和角加速度曲线

图5-20 关节角速度与角加速度

5.5.3 关节扭矩曲线图

如图5-21，肩关节与肘关节处于同一竖直线上，两关节扭矩的值大小相等。在0到1秒之间，小臂和大臂逐渐展成水平状态，当完成展成水平状态时，肩关节扭矩达到最大值，同时腰部回转关节启动惯性力矩也达到最大值，在运动过程中，小臂全程处于水平状态下，理论上来说肘部关节扭矩应保持不变，但由图中曲线可以看出，肘部关节扭矩有较大波动，此外，肩关节扭矩在1到2秒和3到4秒也有较大波动，原因是机器人是一种存在复杂耦合关系的机械系统，各个关节的运动会对其他关节的运动造成一定的影响。

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（a）关节J1的扭矩变化图

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(b)关节J2的扭矩变化图

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©关节J3的扭矩变化图

图5-21 关节扭矩图

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机械臂admas建模

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工况下末端的路径规划

J1、J2、J3角位移曲线

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J1、J2、J3角速度曲线

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J1、J2、J3角加速度曲线

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关节J1的扭矩变化图

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关节J2的扭矩变化图

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关节J3的扭矩变化图

三维模型admas仿真源文件下载见链接

(下载咨询链接：matlab正逆运动学分析与轨迹规划])