1.3機械手臂的三維建模
   
    采用新的行走底盤后，原有的機械手臂變化較大，但主要是結(jié)構(gòu)卜的變化。原來的機械手臂是具有六自由度的單臂開鏈式六連桿機構(gòu)，而現(xiàn)在的工作裝置則是由運動相互獨立的連桿工作裝置和動臂舉升工作裝置兩部分構(gòu)成，可看作是反轉(zhuǎn)的六連桿機構(gòu)，因此，按照設(shè)計要求，去掉原有鏟斗后，將控制鏟斗的轉(zhuǎn)斗液壓缸作了調(diào)整，使之成為正轉(zhuǎn)的六連桿機構(gòu)，并增加了新的連接桿、支撐架和連接頭(三者構(gòu)成機器人手腕部分)。在完成裝配后，通過鼠標拖動各機械臂觀察各自的活動性能，初步證實其活動自由度能夠滿足伐根清理機器人對機械手臂控制功能的基本要求。設(shè)計建模過程中，為保證今后生產(chǎn)的經(jīng)濟性，原來的前車架、動臂、動臂液壓缸和轉(zhuǎn)斗液壓缸均未改動，只有搖臂和拉桿根據(jù)伐根清理機器人的控制要求作了修改，其活動和控制能力將在虛擬仿真過程中加以驗證。改進后的機械手臂總裝效果圖見圖3。

    
    1.4機器人模型的整體總裝
   
    完成各部分主要裝配體的裝配后，在軟件平臺上建立一個單獨的裝配體文件，以底盤裝配體為主體先行插入固定不動，然后依次插入機器人機械手臂工作裝置裝配體和伐根清理機器人裝配體，同時調(diào)整好各部分的位置和姿態(tài)，使之處于工作初始狀態(tài)(行駛狀態(tài))。
   
    對于要求具有活動能力的連接處，利用標準件建立相應的連接銷軸，單獨進行配合裝配，裝配時嚴格要求軸孔的同心度，否則無法實現(xiàn)仿真運動，同時這也是對整個機構(gòu)設(shè)計的檢驗過程。如果尺寸設(shè)汁不合理，零部件之間將會配合不上或因相互約束而被定義鎖死，這與采用物理樣機試驗所產(chǎn)生的結(jié)果基本吻合，由此也就避免了物理樣機試驗造成的材料和時間的浪費。經(jīng)裝配調(diào)整后。新的伐根清理機器人整體建模效果圖如圖4所示。

    
    2伐根清理機器人整體工作裝置的虛擬運動仿真
   
    工作裝置的運動仿真主要是指模擬工作裝置的每一運動時刻，其各個機構(gòu)根據(jù)幾何約束關(guān)系，呈現(xiàn)在空間的位置及狀態(tài)，由此驗證其設(shè)計的合理性。COSMOSMotion2006軟件是與SolidWorks軟件無縫集成的CAE應用插件，是一個全功能運動仿真軟件。其可用于建立運動機構(gòu)模型，進行機構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析機構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力和力矩等，并可用動畫、圖形、表格等多種形式輸出結(jié)果，其分析結(jié)果可指導修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)整零件的材料。設(shè)計的更改可以實時地反映到裝配體模型中，重新進行分析后再進行修改，直至確定最終的優(yōu)化方案。
   
    伐根清理機器人工作裝置的運動是由動臂液壓缸和機器人手腕液壓缸(原轉(zhuǎn)斗液壓缸)分別馭動的，按照伐根清理機器人的工作要求，機器人的工作分行駛、抓根、旋切進給和拔根提起四個主要狀態(tài)。其運動仿真原理為:設(shè)l、m分別為動臂液壓缸伸縮臂和機械手腕液壓缸伸縮臂的移動距離，與裝載機初始狀態(tài)不同的是，初始狀態(tài)下動臂是處于提升狀態(tài)的，原因是機器人的高度要遠大于鏟斗的高度，所以機器人的底部應離開地面一定的距離，以避免行駛時碰到障礙物。依據(jù)機器人的工作狀態(tài)來設(shè)定l、m變化值，以0為界，大于0時代表液壓臂伸出，小于0時則代表其收回。實際工作中l(wèi)是隨m變化的，即動臂和機械手臂是聯(lián)動的，聯(lián)動的原則是機器人的中軸線必須與伐根的中軸線重合，這樣才能保證旋切筒能夠準確地罩在伐根上。l變化改變的是機器人的垂直高度，m變化改變的則是機器人中軸線與伐根中軸線的角度。按照以上原理，機器人的分解運動仿真設(shè)定原則如下(以伐根所在地表為水平地面為例)。