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摘要：Delta机器人是并联机器人中的一种优秀代表。可以成功的在狭小的工作空间进行高速抓取物体，以此做为项目的样机。本文利用NX与Matlab/Simulink协同仿真的方法，在simulink中搭建了Delta机器人的仿真模型，并用该模型协同NX实现了Delta机器人的运动学仿真。
关键词：协同仿真；Matlab/Simulink；NX
1引言
传统的机电产品设计中，机械结构设计和控制系统设计是各自独立的，分别采用功能不同的软件进行设计、调试和试验，最后通过物理样机，进行机械结构和控制系统的联合调试，如果发现问题，需要各自分别修改，然后再进行物理样机的制造和调试，这需要较长的开发周期[1]。
NX是当今世界最先进的CAD/CAM/CAE三维集成化软件之一，为用户提供了一整套集成的、全面的产品开发解决方案，用于产品设计、分析和制造，广泛应用于航空航天、汽车、通用机械和电子等工业领域。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，它提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境，被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计，是常用的控制系统设计软件之一。
利用NX与Simulink的协同仿真，可以将机械结构与控制系统设计仿真软件有机结合起来，然后对系统进行协同分析，直到获得满意的设计效果，这大大的提高了设计效率，缩短了开发周期，降低了开发产品的成本，获得了优化的系统整体性能。
本文利用NX与Matlab/Simulink协同仿真的方法，设计了Delta机器人的仿真模型，并用该模型实现了Delta机器人的运动学仿真。
2.Delta机器人结构设计
Delta机器人是一种具有3个平动自由度的高速并联机器人，它是由三组完全相同摆动杆机构连接定平台（上正三角形）和动平台（下正三角形）的空间机构，每组摆动杆机构均由驱动杆和从动杆（四个球铰与杆件组成的平行四边形）组成，驱动杆与定平台之间通过转动副连接，从动杆与动平台通过转动副连接。由于结构比较复杂，其位置分析也复杂。Delta机器人模型如图1 所示
3 Delta机器人运动学仿真
根据Delta机器人的特点，抽取出关键几何元素，用线条代替模型，节约计算机资源，加快仿真速度，模型如图所示。运动副、连杆、传感器等如图所示。只要在驱动副中输入位移、速度、加速度等，仿真模型就可运动。Delta机器人在simulink中的仿真模型如图3所示。
4 Delta机器人运动学协同仿真
Delta机器人是一种具有3个平动自由度的高速并联机器人，它是由三组完全相同摆动杆机构连接定平台（上正三角形）和动平台（下正三角形）的空间机构，每组摆动杆机构均由驱动杆和从动杆（四个球铰与杆件组成的平行四边形）组成，驱动杆与定平台之间通过转动副连接，从动杆与动平台通过转动副连接。由于结构比较复杂，其位置分析也复杂。Delta机器人及工件输送带模型如图4所示。
在NX中设计完成机械结构，进入NX/Motion环境中，动、定平台中心与移动工件中心分别设置三个标记点（Marker），然后设置动平台、工件分别相对于定平台在XYZ三个方向的相对距离传感器，通过工厂输出，把相对距离传输给Simulink中的控制程序。设置驱动电机转角的三个工厂输入，并通函数管理器添加到转动副的驱动中。
根据动平台的位置，用解析法从运动学方程出发，经过一系列消元运算，反解电机转角，把反解过程集成到Simulink框图中，并完成控制模型；通过设置工厂输入与工厂输出，把控制系统的反馈经工厂输入利用函数管理器施加到电机转角控制上，这样就构成了一个闭环系统。系统在运行时，工件会沿着自己的轨迹向前运动，此时传感器把工件和动平台的状态通过工厂输出传递給控制系统，控制系统计算后把位置反解得到的电机转角通过通常输入给NX中旋转副的驱动，每0.001秒钟采样一次。经过仿真，如图5所示，动平台大约在0.9秒的时候开始和工件运动同步。
5 结论
从Delta机器人运动学协同仿真结果可以看出，动平台会准确的定位到移动工件的位置，并保持同步，从而证明了NX与Matlab/Simulink协同仿真的正确性。在Simulink或者NX中可做分析各种情况的图表动画等，使系统分析更加共和。以此为平台，可进行更复杂的机电产品协同仿真，例如协同仿真时考虑电机特性、柔性体等。
参考文献：
[1]SHEN Jun， SONG Jian. ADAMS and Simulink Co-Simulation for ABS Control Algorithm Research [J]. Journal of System Simulation，2007，19（5）：1141-1143
[2]NX/Documentation. Motion Simulation
关键词：协同仿真；Matlab/Simulink；NX
1引言
传统的机电产品设计中，机械结构设计和控制系统设计是各自独立的，分别采用功能不同的软件进行设计、调试和试验，最后通过物理样机，进行机械结构和控制系统的联合调试，如果发现问题，需要各自分别修改，然后再进行物理样机的制造和调试，这需要较长的开发周期[1]。
NX是当今世界最先进的CAD/CAM/CAE三维集成化软件之一，为用户提供了一整套集成的、全面的产品开发解决方案，用于产品设计、分析和制造，广泛应用于航空航天、汽车、通用机械和电子等工业领域。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，它提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境，被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计，是常用的控制系统设计软件之一。
利用NX与Simulink的协同仿真，可以将机械结构与控制系统设计仿真软件有机结合起来，然后对系统进行协同分析，直到获得满意的设计效果，这大大的提高了设计效率，缩短了开发周期，降低了开发产品的成本，获得了优化的系统整体性能。
本文利用NX与Matlab/Simulink协同仿真的方法，设计了Delta机器人的仿真模型，并用该模型实现了Delta机器人的运动学仿真。
2.Delta机器人结构设计
Delta机器人是一种具有3个平动自由度的高速并联机器人，它是由三组完全相同摆动杆机构连接定平台（上正三角形）和动平台（下正三角形）的空间机构，每组摆动杆机构均由驱动杆和从动杆（四个球铰与杆件组成的平行四边形）组成，驱动杆与定平台之间通过转动副连接，从动杆与动平台通过转动副连接。由于结构比较复杂，其位置分析也复杂。Delta机器人模型如图1 所示
3 Delta机器人运动学仿真
根据Delta机器人的特点，抽取出关键几何元素，用线条代替模型，节约计算机资源，加快仿真速度，模型如图所示。运动副、连杆、传感器等如图所示。只要在驱动副中输入位移、速度、加速度等，仿真模型就可运动。Delta机器人在simulink中的仿真模型如图3所示。
4 Delta机器人运动学协同仿真
Delta机器人是一种具有3个平动自由度的高速并联机器人，它是由三组完全相同摆动杆机构连接定平台（上正三角形）和动平台（下正三角形）的空间机构，每组摆动杆机构均由驱动杆和从动杆（四个球铰与杆件组成的平行四边形）组成，驱动杆与定平台之间通过转动副连接，从动杆与动平台通过转动副连接。由于结构比较复杂，其位置分析也复杂。Delta机器人及工件输送带模型如图4所示。
在NX中设计完成机械结构，进入NX/Motion环境中，动、定平台中心与移动工件中心分别设置三个标记点（Marker），然后设置动平台、工件分别相对于定平台在XYZ三个方向的相对距离传感器，通过工厂输出，把相对距离传输给Simulink中的控制程序。设置驱动电机转角的三个工厂输入，并通函数管理器添加到转动副的驱动中。
根据动平台的位置，用解析法从运动学方程出发，经过一系列消元运算，反解电机转角，把反解过程集成到Simulink框图中，并完成控制模型；通过设置工厂输入与工厂输出，把控制系统的反馈经工厂输入利用函数管理器施加到电机转角控制上，这样就构成了一个闭环系统。系统在运行时，工件会沿着自己的轨迹向前运动，此时传感器把工件和动平台的状态通过工厂输出传递給控制系统，控制系统计算后把位置反解得到的电机转角通过通常输入给NX中旋转副的驱动，每0.001秒钟采样一次。经过仿真，如图5所示，动平台大约在0.9秒的时候开始和工件运动同步。
5 结论
从Delta机器人运动学协同仿真结果可以看出，动平台会准确的定位到移动工件的位置，并保持同步，从而证明了NX与Matlab/Simulink协同仿真的正确性。在Simulink或者NX中可做分析各种情况的图表动画等，使系统分析更加共和。以此为平台，可进行更复杂的机电产品协同仿真，例如协同仿真时考虑电机特性、柔性体等。
参考文献：
[1]SHEN Jun， SONG Jian. ADAMS and Simulink Co-Simulation for ABS Control Algorithm Research [J]. Journal of System Simulation，2007，19（5）：1141-1143
[2]NX/Documentation. Motion Simulation