V-rep學習筆記:曲柄搖桿機構


 在ADAMS中創建一個曲柄搖桿機構很方便,但是V-rep中建模就比較麻煩。下面將自己在V-rep中建立曲柄搖桿機構模型的過程記錄下來(由於對V-rep不是很熟,可能會有一些錯誤,只能等以后發現了再改進)。首先曲柄搖桿機構要滿足桿長條件,即最短桿和最長桿長度之和要小於或等於其它兩桿(參考機械原理)。假設桿長L1=0.1m,L2=0.15m,L3=0.13m,L4=0.12m,選取L1作為曲柄,L4為機架。然后開始建立機構。主要步驟如下:

1.創建一個平面作為機架(Ground),這里將其屬性設為不可見,所以圖中沒有顯示出來

2.在點(0,0,0)創建旋轉關節J1,在點(0.1,0,0)創建J2,在(0.25,0,0)創建J3,在(0.12,0,0)創建J4。然后創建連桿L1,L2,L3(L4為機架,實際上存在於J1和J4之間)

3.以大地Ground作為根節點, 按照Ground->J1->L1->J2->L2->J3的順序構建一條支鏈,再按照Ground->J4->L3的順序構建出另一條支鏈,如下圖所示。

那么問題來了,上面的兩條支鏈並沒有連接在一起,進行仿真時會斷開,即出現下圖所示的情況。因此就需要將J3和L3連接起來,然而他們分別位於兩條支鏈中,怎么樣才能將其連接起來呢?下面就要用到Dummy object(A dummy object is the simplest object available: it is a point with orientation, and it can be seen as a reference frame),根據V-rep幫助中的這一描述,Dummy object相當於ADAMS中的Marker(即一個參考坐標系)。

如下圖所示Shape_1和Shape_2之間由dummy object連接,連接類型設為Dynamics, overlap constraint時,在動力學仿真過程中這兩個dummy object會嘗試以相同的位置和姿態連接到一起。 

下面做一個測試:先創建連桿L1,L2(L2設為靜態物體固定不動,且L1,L2隔開一段距離);然后創建Dummy1,Dummy2分別作為其子對象(Dummy2的坐標系繞X軸旋轉45°);接着打開Dummy object的屬性對話框在Dummy-dummy linking的選項欄中將Dummy1,Dummy2連接起來,Link type選為Dynamics,overlap constraint。開始仿真前如下圖所示。

點擊仿真開始按鈕,兩個物體自動連接到一起(L1->L2)。而且從下圖中可以看出L1也跟着Dummy1旋轉了45°

按照上面的方法,在J3和L3下面添加Dummy object,並設置好其屬性就可以開始仿真了。為了研究機構的一系列性質,可以添加Graph記錄下想獲取的信息。這里用Graph記錄下J3關節在空間中的位置:浮動窗口中顯示J3的X,Y,Z坐標隨時間的變化曲線,黃色曲線trajectory為其空間軌跡曲線。

如果想將曲線數據導出並用Excel或MATLAB等軟件進一步處理,可以先選中Graph然后按 [Menu bar --> File --> Export --> Selected graphs as CSV...]輸出CSV格式的文件. The unit of exported data streams will be in meters, kilograms, seconds and degrees (or a combination of those). 輸出的CSV文件用Excel打開如下圖所示。


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