为什么中国不能继续打造“电动保时捷”？
06-18
机器人动力学仿真软件有很多。在之前的文章【机器人——机器人动力学建模与仿真方法】中，也有详细的分类介绍。
在众多机器人仿真软件中，Adams是科学研究中动态仿真最稳定的解决方案。这主要得益于adams强大的动态微分仿真求解器。
本文旨在详细介绍adams在机器人研发领域的应用。 adams的应用 1 动态系统及解决方案 动态系统一般设计为包括力、位置、速度和加速度。
一般系统的动态过程可以用微分方程来表达。动力系统的微分方程一般属于求解上述微分方程的问题。
动力学仿真的内核算法。微分仿真的解决方案是决定软件鲁棒性和声誉的关键。
一般可分为单步求解法和多步求解法。单步求解方法需要固定的步长，例如四阶龙格-库塔法。
该算法在求解过程中，每一步都需要多次计算方程右边的表达式。然而，在单步求解方案中，步长越小，求解器越稳定，结果也越准确，但步长越小，计算量越大，导致计算量增大。
对于多步积分算法，不需要在同一周期内多次计算等式右边的表达式。它需要借助前K个解的结果来启动算法。
典型的算法包括Adams算法和BDF算法。 Adams是美国MDI公司开发的著名虚拟样机分析软件。
已被广泛应用于各行各业。主要有UNIX版本和Windows版本，其中windows版本目前为大家所熟知。
刚性多体系统的分析一般是运动学和自由空间动力学的分析。目前，市场上有很多针对多刚体运动学和动力学分析的开源代码库，优秀的虚拟样机分析软件如Adams除了运动学和动力学分析外，还包括其他重要模块：（1）几何形状计算机辅助设计技术 (2) 有限元分析技术 (3) 软件编程实现力与运动仿真 (4) 部件建模 (5) 控制系统设计与分析 (6) 优化分析 2 多体系统动力学多体系统 多体系统动力学在某种程度上只是单体系统动力学的延伸。
简单的单体系统动力学可以使用牛顿-欧拉平方给出力-加速度、扭矩-旋转角加速度之间的关系。当系统中的刚体数量增加到一定数量时，虽然牛顿-欧拉方程仍然可以求解其动力学问题，但需要按照一定的规则预先定义各个刚体之间的旋转和约束，以便将系统中的刚体进行积分。
相关的力和加速度信息。代入牛顿-欧拉方程。
多体系统动力学涉及各刚体的连体坐标系、质心位置、转动惯量、连杆矢量等动力学参数。动力学按照研究问题的角度可以分为动力学正问题、动力学逆问题和混合动力学问题。
动力学的正问题是已知关节驱动力和扭矩，动力学的逆问题是求解关节运动条件。已知的关节运动条件是已知的。
解决关节驱动力和扭矩动力学的混合问题。部分关节运动条件和部分驱动力、扭矩已知，求解未知的运动和力动力学抽象模型。
对于实际的实验系统，例如汽车或机器人，给出外部或电机激励。系统开始运转。
此时，小车根据具体要求完成前进或转弯动作。对于实际系统的仿真，需要预先将系统抽象为多体系统的力学模型（三个要素）：物体、约束和力。
然后根据多体系统动力学建模原理，建立相应的多体系统数学模型（不同的算法建模过程不同，但最终结果是一致的），然后基于相应的数值方法进行仿真分析。在多体动力学的计算机实现中需要指出的是，虽然仿真是基于实际物体的抽象数学模型，但仿真结果和过程需要接近实际物理过程，否则仿真就没有意义。
纯粹的数学模拟几乎没有实际指导意义。仿真旨在提高物理对象的设计和控制水平。
3、adams软件介绍、基本设置、adams界面，adams界面菜单主要包括对象-连接-驱动-力-单元-设计探索等部分。篇幅有限，有关adams基本设置的详细介绍请参见超链接。
该软件包括三个最基本的模块，即adams/view、adams/solver和adams/postprocessor.adams。仿真主要分为四个步骤：模型创建、测试验证、模型细化以及adams中几个典型驱动关节的迭代优化设计。
下面所示的典型关节 Adams 还可以创建用于刚柔耦合动力学仿真的柔性体。柔性体设置模块 柔性体设置 在柔性体名称栏中输入要创建的柔性体的名称。
在 MNF 选项中，您可以输入 MNF 或 MD DB 文件名。阻尼比可以在Damping Ratio栏中设置：1%是频率小于的模态衰减，10%是频率在~之间的模态衰减； % 是频率大于 的模态衰减。
Generalized Damping 设置阻尼衰减类型，方向可以是 Orientation（相对于全局坐标系）、Along Axis 或 In Plane。FEM Translate 适合使用 MSC Nastran 软件的用户。
模型导入是通过 Adams/Exchange 模块进行的。用户可以从产品数据交换库中导入以标准格式表示的机械零部件或系统的所有几何形状的数据，从而实现Adams和CATIA、IDEAS、UG、Pro/E、MDT、Inventor、Solidworks、Solidedge等CAD软件。
标准格式包括IGES、STEP、DWG、DXF和Parasolid等。当数据导入Adams软件时，可以保持模型的原始精度。
您还可以通过Adams_CAD_Tranlators模块直接导入和导出CAD几何模型原始文件（需要单独的许可证）。您不需要使用中性格式文件。
您可以直接将CAD装配文件读入Adams并生成移动零件，从而可以准确地定义系统。几何模型。
ImportExportCATIA V4 CATIA V4 CATIA V5CATIA V5IGESIGESInventorInventorACIS ACIS Parasolid Parasolid Pro/ESolidWorks STEPSTEPUnigraphics VDAFS VDAFS 数值积分 adams 中的刚性数值积分器主要分为三种类型：GSTIFF、WSTIFF 和 DBF。三种数值积分器的计算效率和稳定性也存在一定差异。
计算稳定性 GSTIFF < WSTIFF < DBF 计算效率 GSTIFF > WSTIFF > DBF 由上可知，数值积分器的计算稳定性和计算效率是矛盾的。计算效率高的GSTIFF积分器具有相对稳定的稳定性。
三者中最差的一个。系统默认积分器是 GSTIFF。
当系统默认求解器无法求解时，可以使用另外两个数值积分器进行模拟求解。 adams中主要有三种数值积分格式，I3、SI2、SI1。
三种集成格式的具体比较如下表所示。 I3SI2SI1位置精度高，位置、速度、加速度精度高。
位置、速度、加速度、拉普拉斯乘数精度高。稳定性高，一般求解速度好，一般适合高频问题，适合中低频，适合高频，适合高频。
实际选用数值积分器和积分格式需要根据具体问题具体对待，没有统一的配置。对于一般问题，只需使用 Adams 默认设置即可。
具体设置：settings=>solver=>Dynamics=>integrator=>Gstiff4。仿真实例4.1机械手抓取仿真，机械手由两个电机驱动，电机驱动三个手指实现打开和关闭动作。
由于三只手的特殊设计，既可以抓取大载荷物体，也可以抓取小物体，具有很强的自适应抓取能力。
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