前言


最近有两个文章马上要投出去了，用了一些很怪的东西，但是效果还是不错的，感觉还挺有意义，所以想着开个新坑分享一下。
这块儿主要介绍一下机器人怎么使用ADAMS与Simulink进行联合仿真。在做的过程中发现做偏机械的这一块很少有人进行分析，相关的教程找的比较吃力，所以就简单以四旋翼无人机为例，抛砖引玉一下子。

0 软件介绍

在开始之前，先简单介绍一下两个软件。对于做机器人的同学来说，V-REP、Gazebo啥的肯定不陌生，但是ADAMS见得就不多了。

  • ADAMS
    ADAMS，即机械系统动力学自动分析，是一款虚拟样机分析软件。
    简单来说，它可以对各种机构建立贴近实物的、精细的虚拟样机，并完成运动学与动力学仿真，可以无实物进行机构、执行器的分析与仿真，完成机器人设计或控制的前期验证。
    在机器人领域中，使用ADAMS很大的好处是可以对机器人各个机构进行详细的物理参数定义（材料、质量等），并且可以轻松地添加并设置的弹簧、避震、转动副、驱动、接触力、摩擦力等。

  • MATLAB - Simulink
    Simulink是美国Mathworks公司推出的MATLAB中的一种可视化仿真工具，可用于系统设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的连续测试和验证。
    简单来说，它是一个相当全能的科研工具与计算器。在这里，我们使用Simulink搭建控制器，对ADAMS的模型进行通讯与控制。

  • ADAMS & Simulink联合仿真
    这两个软件联合仿真，意味着：
    （1）使用ADAMS精细、真实的虚拟样机模型为平台；
    （2）使用Simulink丰富、集成的控制模块进行控制器的搭建。

1 Solidworks画图

我们用一个简单的四旋翼无人机例程来进行讲解：
首先，使用Solidworks画一个无人机，如果你没有现成的模型，画图时需要遵循以下原则：

  • 将那些固定连接不动、且材料相同的部件绘制为一个零件；
  • 质量分布尽可能遵循实物来画（即可以不用在意小细节，大体得对）；
  • 每个相同零件独立命名（即四个螺旋桨分别命名为rotor1、rotor2…等）；
  • 英文命名。

如果你已经有一个自己的模型，希望进行简化并导入，需要遵循：

  • 将那些固定连接不动、且材料相同的部件合并成为一个零件；
  • 合成为单个零件后，每个相同零件独立命名（即四个螺旋桨分别命名为rotor1、rotor2…等）；
  • 如果有弹簧啥的，需要删掉并保留两端固定孔位；
  • 英文命名。

这里我们画一个很抽象的四旋翼飞行器，如图：


这是个抽象的F450四旋翼无人机，x为正方向，电机依次编号为1、2、3、4。
共有五个零件组成装配体：


2 从Solidworks导出并导入ADAMS

  • 点击如图


  • 在另存为中，选择导出为x_t格式的文件：


  • 打开ADAMS，点击新建模型，这里使用的是ADAMS 2020版本。


  • 进行新模型设置，重力在进入后进行设置。
  • 注意！需要全英文路径！全英文路径！全英文路径！
  • 注意！全英文命名！全英文命名！全英文命名！


  • 进入后界面如图所示，图中有一些界面介绍，简单讲解下视角的操作，比较魔幻且不人性
  • 在英文输入法下，按住R键拖动鼠标为旋转模型；
  • 在英文输入法下，按住T键拖动鼠标为平移模型；
  • 在英文输入法下，按住Z键上下拖动为缩放模型；


总结

本文介绍了ADAMS与Simulink联合仿真的前置准备工作，包括Solidworks画图的注意事项与原则，以及如何导出x_t文件，如何将x_t文件导入ADAMS中。
下一章讲讲怎么在ADAMS进行模型参数、连接、受力、驱动的设置。