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1、20122届本科科毕业论论文基于Prro/EE的六自自由度机机械手的的仿真学生姓名名：所在院（系系）：机机电学院院 所学专业业：机械械设计制制造及其其自动化化导师姓名名：完成时间间：5月110日_基于Prro/EE的六自自由度机机械手的的仿真罗毫 河南科技技学院 机机电学院院摘要机器人是是自动执执行工作作的机器器设备。它它不但可可以接受受人类指指挥，而而且还能能运行预预先编排排的程序序，又方方便根据据以人工工智能技技术制定定的原则则纲领行行动。它它的任务务是协助助或者说说是代替替人类工工作的工工作，例例如生产产业、建建筑业，繁繁琐的，危危险的作作业。六六自由度度自由度度机械手手做为现现代机器器
2、人的一一个重要要组成部部分，也也随着技技术的发发展不断断发展。普普通机械械手只能能完成单单工作任任务或者者较简单单的操作作，多自自由度机机械手在在很多的的工程技技术及工工程实际际中能更更为合理理的进行行一些现现实操作作。笔者利用用三维软软件Prro/EE 制图图，对六六自由度度机械手手的运动动机构进进行分析析、设计计，并对对其进行行三维造造型的建建模与仿仿真。通通过Prro/EE这个三三维软件件工具来来进行六六自由度度机械手手的建模模设计，完完整体现现产品设设计的基基本流程程，提出出一种产产品设计计的新思思路,展展示Prro/EE在产品品设计上上的优势势。第一一利用PPro/E便捷捷的建模模工
3、具来来对机械械手的各各零件进进行造型型设计；第二利利用Prro/EE按要求求对机械械手零件件以各种种约束和和销钉等等连接来来进行合合理装配配；第三三利用PPro/E的机机构模式式对机械械手的装装配作添添加伺服服器等操操作，来来实现六六自由度度机械手手的运动动仿真。PPro/E简单单便捷的的的实现现了对六六自由度度机械手手的装配配和运动动仿真，效效果非常常直观明明了。关键词：六自由由度机械械手，PPro/E，建建模，仿仿真Simuulattionn off Siix DDegrreess off Freeedomm ManiipullatoorBaseedonn Prro / ELuo Haoo
4、Schhooll off Meechaaniccal & EllecttriccalEEngiineeerinng,Hennan Insstittutee of SScieencee and TecchnoologgyAbsttracctThe robbot is macchinneryy annd eequiipmeenttthatt caarriies outt opperaatioonauutommatiicallly.It cann noot oonlyyaccceptt huumanncommmannd,bbut alssocaan rrun aprre-aarraangeedprr
5、ogrram by itsselff . Itss miissiioniis tto aassiistoorreeplaace hummanwworkk, ssuchh ass maanuffactturiing inddusttry, coonsttrucctioon, teddiouusannddaangeerouus ooperratiion. Siixdeegreees of freeedoommaanippulaatorr assan impporttantt paart ofmmodeernrroboot aalsoo coontiinuoous devveloopmeent al
6、oong witththhe oofteechnnoloogy devveloopmeent. Geenerralmmaniipullatoorcaan oonlyy coomplleteea ssingglettaskkorarellatiivelly ssimppleooperratiion, muultii-deggreee off frreeddom mannipuulattorccanbbemoore reaasonnabllefoorsoomerreall-woorldd opperaatinng iina lott offenggineeeriing skiillss annde
7、nnginneerringg prractticaal. I useeProo / E , a thrree-dimmenssionnal sofftwaare, drrawiing,anaalyzze, dessignn thhe mmoveemennt oorgaanizzatiion of sixxdeggreees oof ffreeedommmannipuulattor,andd maake moddeliing andd siimullatiionoofthhreee-diimennsioonallshaape ofmmotiion forrsixx deegreees of fr
8、eeedoommaanippulaatorr. II coonduuct moddeliingddesiign forr Siixdeegreees of freeedoom mmaniipullatoor bby uusinng tthe thrree-dimmenssionnalssofttwarre ttoollsPrro / E ，whhichh cooursse sshowws uus tthe bassic proocesss oof tthe prooduccts ddesiign fullly, puuts forrwarrdneew iideaasfooraprooducct
9、 ddesiign andd deemonnstrratees tthe advvanttagee off Prro / E. Fiirsttly, I usee Prro / Es cconvveniienttmoddeliing toool ttodeesiggnthhevaarioouspparttsofftheerobbot; Seeconndlyy, II fiit tthevvariioussparrtsoofthheroobott toogettherr acccorrdinng tto aavarriettyoffconnstrrainnts anddpinnconnnecct
10、edd. TThirrdlyy, II usse iinsttituutioonall moodell off Prro/E tto aaddsservverooperratiion in ordder to achhievvemootioon ssimuulattionn off thhesiixdeegreees of freeedoom mmaniipullatoor. Proo / Eiss siimplleannd cconvveniienttto achhievvethhesiixdeegreees of freeedoom mmaniipullatoorasssemmblyy a
11、nndmootioon ssimuulattionn,thheefffecct iis vveryysimmplee annd ccleaar.Keyyworrds: Siix DDegrreess off Frreeddom Mannipuulattor, Prro / E, Moodellingg, SSimuulattionn目 录录第一章 绪论111.1六六自由度度机械手手的简介介11.2六六自由度度机械手手的发展展11.3六六自由度度机械手手的研究究意义221.4机机械手的的研究状状况3第二章 Proo/ENNGINNEERR的选择择使用442.1 Prro/EENGIINEEER产
12、品品介绍442.2 Prro/EENGIINEEER六大大模块442.3 Proo/ENNGINNEERR的优势势6第三章 六自由由度机械械手零件件的设计计建模773.1 六自自由度机机械手底底座建模模83.2 六自自由度机机械手垂垂直轴旋旋转体的的建模过过程83.3 六自由由度机械械手的臂臂膀建模模过程993.4 六自自由度机机械手手手掌建模模过程错错误！未未定义书书签。第四章 六自由由度机械械手的装装配错误误！未定定义书签签。4.1 Prro/EENGIINEEER的装装配过程程错误！未定义义书签。4.2 六自自由度机机械手装装配步骤骤及方法法错误！未定义义书签。第五章 六自由由度机械械手
13、的运运动仿真真195.1 运动动学仿真真及过程程195.2 进入入机构模模块错误误！未定定义书签签。5.3 添加加“伺服电电动机”错误！未定义义书签。5.4 定义义初始条条件错误误！未定定义书签签。5.5 定义义分析错错误！未未定义书书签。5.6 运动动仿真视视频制作作错误！未定义义书签。结束语错错误！未未定义书书签。参考文献献错误！未定义义书签。致 谢谢错误！未定义义书签。37第一章 绪论1.1六六自由度度机械手手的简介介六自由度度机械手手是一种种能模仿仿人的某某些动作作，用以以按固定定程序抓抓取、搬搬运物件件或操作作工具的的自动操操作装置置。广泛泛应用于于机械制制造、冶冶金、电电子、轻轻工
14、和原原子能等等行业。 六自自由度机机械手主主要由手手部和运运动机构构组成。手手部是用用来抓持持工件（或或工具）的的部位，根根据被抓抓持物件件的形状状、大小小、重量量、材料料和作业业要求而而量身定定做，如如夹持型型、托持持型和吸吸附型等等。运动动机构，使使手部完完成各种种转动（摆摆动）、移移动或复复合运动动来实现现规定的的动作，改改变被抓抓持物件件的位置置。运动动机构的的升降、旋旋转等运运动方式式，称为为机械手手的自由由度。为为了抓取取空间中中任意位位置和方方位的物物体，需需有6个个自由度度。自由由度是机机械手设设计的关关键参数数，自由由度越多多，机械械手的灵灵活性越越大，通通用性越越广，其其结
15、构也也越复杂杂。一般般专用机机械手有有233个自由由度即可可。 机械械手的分分类，按按驱动方方式可分分为液压压式、气气动式、电电动式、机机械式机机械手；按适用用范围可可分为专专用机械械手和通通用机械械手；按按运动轨轨迹控制制方式可可分为点点位控制制和连续续轨迹控控制机械械手等。 机械械手通常常用作其其他机器器的附加加装置，如如在自动动机床或或自动生生产线上上装卸和和传递工工件，在在加工中中心中更更换刀具具等，一一般没有有独立的的控制装装置。不不过有些些操作装装置需要要由人直直接操纵纵，比如如用于原原子能部部门操持持危险物物品的主主从式操操作手也也可以并并且常称称为机械械手。1.2六六自由度度机
16、械手手的发展展 在工业业生产中中应用的的机械手手被称为为工业机机械手。工工业机械械手是近近代自动动控制领领域中出出现的一一项新技技术，并并已成为为现代机机械制造造生产系系统中的的一个重重要组成成部分，这这种新技技术发展展很快，逐逐渐成为为一门新新兴的学学科机械手手工程。机机械手涉涉及到力力学、机机械学、电电器液压压技术、自自动控制制技术、传传感器技技术和计计算机技技术等科科学领域域，是一一门跨学学科综合合技术。 工业机机械手正正在向着着高速度度、高精精度、高高可靠性性、便于于操作和和维修等等性能提提高，而而价格却却像其他他电子类类产品一一样再不不断下降降。 机械结结构向模模块化、可可重构化化发
17、展。例例如关节节模块中中的伺服服电机、减减速机、检检测系统统三位一一体化：由关节节模块、连连杆模块块用重组组方式构构造机器器人整机机，国外外已有模模块化装装配机器器人产品品问市。 工业机机械手控控制系统统向基于于PC机机的开放放型控制制器方向向发展，便便于标准准化、网网络化，器器件集成成度提高高，控制制柜日见见小巧，且且采用模模块化结结构，大大大提高高了系统统的可靠靠性、易易操作性性和可维维修性。 机械手手中的传传感器作作用日益益重要，除除采用传传统的位位置、速速度、加加速度等等传感器器外，装装配、焊焊接机器器人还应应用了视视觉、力力觉等传传感器，而而遥控机机器人则则采用视视觉、声声觉、力力觉
18、、触触觉等多多传感器器的融合合技术来来进行环环境建模模及决策策控制，多多传感器器融合配配置技术术在产品品化系统统中已有有成熟应应用。 虚拟拟现实技技术在机机械手中中的作用用已从仿仿真、预预演发展展到用于于过程控控制，如如使遥控控机械手手操作者者产生置置身于远远端作业业环境中中的感觉觉来操纵纵机械手手。1.3六六自由度度机械手手的研究究意义六自由度度自由度度机械手手做为现现代机器器人的一一个重要要组成部部分，也也随着技技术的发发展不断断发展。普普通机械械手只能能完成单单工作任任务或者者较简单单的操作作，多自自由度机机械手在在很多的的工程技技术及工工程实际际中能更更为合理理的进行行一些现现实操作作
19、。对六六自由度度机械手手进行研研究是有有重要意意义的。（1）.理论意意义 六自由由度机械械手安装装在工作作台上，这这种结构构使机械械手拥有有几乎无无限大的的工作空空间和高高度的运运动冗余余性，而而且同时时具有移移动和操操作功能能，这使使它优于于普通机机器人；此外，工工作平台台和机械械手不但但具有不不同的动动力学特特性，而而且同时时考虑轨轨迹规划划的不同同特点，六六自由度度串联机机械手在在对固定定机械手手具有优优势的同同时，在在运用上上存在诸诸多难点点，如逆逆解优化化、路径径规划、解解决方案案的选用用等。因因此，六六自由度度串联机机械手复复杂运动动控制的的研究意意义深远远。 （2）.现实意意义
20、在实际际应用中中，六自自由度机机械手的的某关节节出现故故障，系系统将该该关节锁锁定在当当前角度度，这样样六自由由度机械械手就成成为欠自自由度机机械手。对对于五自自由度机机械手，如如何通过过有效的的运动控控制和轨轨迹规划划使其完完成预期期的任务务至关重重要。例例如，机机械手在在航空航航天方面面的应用用中，如如果某航航天飞行行器所载载的六自自由度机机械手的的某关节节出现故故障成为为欠自由由度机械械手，则则该机械械手不能能再投入入工作，将将使该航航天飞行行器的一一部分任任务不能能完成。但但如果通通过控制制系统使使用一种种新的逆逆解算法法代替机机械呼.在正常常运转情情况下的的位置逆逆解算法法，使它它在
21、欠自自由度情情况下仍仍可到达达其原工工作空间间中的大大部分位位姿，则则该机械械手仍可可投入工工作，并并可完成成原计划划的大部部分任务务，从而而提高了了整个航航天飞行行器系统统的可容容性和可可用性。由由于是在在某关节节出现故故障的情情况下所所使用的的，所以以可以称称之为具具有容错错性能的的六自由由度机械械手位置置逆解算算法。在在其它方方面的应应用中也也是如此此。在有有些情况况下机械械手代替替人类在在恶劣的的环境中中或人类类不易工工作的环环境中工工作。对对于机械械手来说说，虽然然一般是是按照其其工作环环境特需需的高级级材料制制成，如如耐高温温金属等等，但是是由于其其系统结结构复杂杂，作工工精密，在
22、在这些环环境中仍仍极易出出现故障障。而一一旦某关关节出现现故障不不能正常常工作，环环境又不不允许立立时维修修的话，将将给机械械手应用用带来严严重的影影响，甚甚至造成成巨大的的损失。这这时如果果能够使使用具有有容错性性能的机机械手位位置逆解解算法来来代替机机械手的的原位置置逆解算算法，使使机械手手在欠自自由度情情况下仍仍可到达达其原工工作空间间中的大大部分位位姿，能能够完成成原计划划的大部部分任务务，则因因关节故故障所造造成的缺缺失就可可大大减减少，该该机械手手应用系系统的可可容性和和可用性性也大大大提高。 欠自由由度机械械手，在在其工作作空间内内，只能能达到全全部定位位和部分分定向，对对于轨迹
23、迹规划出出来的一一系列中中间位姿姿点，可可能没有有对应的的逆解。由由于位置置全部可可解，姿姿态部分分可解，出出现某些些姿态不不可实现现问题，从从而导致致机械手手不能完完成预期期的特定定任务。对对于欠自自由度机机械手的的位置逆逆解，大大多采用用向量代代数、线线性变换换等方法法。但对对于这种种因关节节故障原原因形成成的欠自自由度机机械手，如如果采用用普通的的欠自由由度机械械手的位位置逆解解算法，一一旦某位位姿的位位置逆解解无解，机机械手的的轨迹规规划就不不可能实实现，则则任务就就不可能能完成。因因此，研研究具有有容错性性能的六六自由度度机械手手位置逆逆解算法法具有很很高的研研究价值值和实用用价值。
24、 同时，在在有些机机械手的的实际应应用中，往往往对机机械手末末端执行行器的某某个姿态态不加限限制，采采用关节节数少于于6个的的欠自由由度机械械手。则则这种具具有容错错性能的的六自由由度机械械手位置置逆解算算法也可可以应用用在这种种普通的的欠自由由度机械械手的位位置反解解问题中中。1.4机机械手的的研究状状况 机械手手的位置置逆解问问题一般般最终都都归结为为求解非非线性方方程组的的问题。非非线性方方程组的的求解方方法有很很多，主主要包括括数值方方法和代代数方法法。 在位置置逆解问问题中常常用的数数值方法法主要包包括牛顿顿拉夫森森法、优优化算法法，区间间算法，遗遗传算法法和同伦伦算法等等方法。数数
25、值方法法求解一一般是先先建立包包括若干干个未知知量的一一个方程程组，然然后提供供一组初初始值，再再利用各各种优化化法进行行迭代，使使之逐步步收敛于于机构的的一组解解。这一一类方法法的优点点是求解解过程比比较简单单，但是是在计算算中需要要提供适适当的初初始值，因因此涉及及到初始始值的选选取问题题。另外外，采用用数值方方法不能能根据方方程组的的情况来来确定机机械手机机构有多多少组解解，也很很难得到到全部解解。 在位置置逆解问问题中常常用的代代数法主主要包括括析配消消元法，聚聚筛法等等。这些些代数方方法求解解一般是是先建立立若干个个关系式式，再进进行消元元，最终终得到只只含有一一个变量量的一元元高次
26、方方程，求求解该方方程得到到变量的的全部根根。最后后对应此此变量求求出一系系列的中中间变量量(被消消去的变变量)。在在该过程程中，只只要保证证各个步步骤都是是同解变变换，就就能够保保证得出出全部的的解，而而且不产产生增根根。这一一类方法法的优点点是可以以解出全全部解，而而且不需需要初始始值，缺缺点是较较为复杂杂，有一一定的难难度。 对于六六自由度度机械手手的位置置逆解问问题，有有许多研研究人员员作了大大量的工工作。毕毕洁明等等采用位位置和姿姿态分别别迭代的的数值算算法进行行分析，可可以快速速求得全全部解，不不过当机机械手末末端位置置和姿态态高度藕藕合时会会造成迭迭代过程程发散，求求解失败败。R
27、eengiier等等根据分分布式人人工智能能的概念念，提出出了一种种新的数数值方法法，采用用此迭代代和分布布式的算算法，能能够求出出6R，SSRI，PP4RZZP和33R3PP结构66自由度度机械手手的位置置逆解全全部解廖廖启征将将位移封封闭方程程由三角角函数形形式转化化为复指指数形式式，通过过10个个方程求求出一般般6R机机械手没没有增根根的全部部逆解。于于艳秋将将有理数数逼近实实数和三三角函数数的理论论引入机机械手位位置逆解解算法中中，提高高了计算算精度以以及运算算当中处处理异常常情况的的能力。第二章 Proo/ENNGINNEERR的选择择使用2.1 Prro/EENGIINEEER产品
28、品介绍 19885年，美国参数化技术公司PTC(Parametric Technology Corporation)公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的佼佼者。PTC的系列软件包含了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对复杂大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。新一代CAD/CAM软件的Pro/E是一套机械设计自动化软件系统，实现了产品零件、组件从概念设计到制造全过程设计的自动化，提供了以参数化为基础，基于特征的实体造型技术，主要用于汽车及运
29、输机械，宇航和飞机制造，电子及计算机设备行业及其他行业。并且Pro/ENGINEER还提供了最全面、集成最紧密的产品开发环境。它采用基于特征的参数化技术，具有产品的三维设计、分析、仿真、加工和二次开发等功能，是目前国内使用最广泛的三维设计软件之一。2.2 Prro/EENGIINEEER六大大模块 PROO/ENNGINNEERR软件六六大主模模块：工工业设计计(LAAID)模块、机机械设计计(CAAD)模模块、功功能仿真真(CAAE)模模块、制制造(CCAM)模块、数数据管理理(PDDM)模模块和数数据交换换(Geeomeetryy Trransslattor)模块。PRO/ENGINEER
30、软件包的产品开发环境支持并行工作，它通过一系列完全相关的模块表述产品的外形、装配等功能。因此PRO/E能够让多个部门同时致力于单一的产品模型，极大地提高了产品研发的投产效率。包括对大型项目的装配体管理、功能仿真、制造、数据管理等。Pro/E可谓是个全方位的3D产品开发软件，集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC加工、饭金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据管理于一体，其模块众多。 第第一、工工业设计计(CAAID)模块 工业设设计模块块就是对对产品进进行几何何设计的的模块，PPRO/ENGGINEEER软软件之前前在零件件未制造造出时，不不能直观观的
31、观看看零件形形状，只只能通过过二维平平面图进进行想象象。现在在，尽管管用3DDS可以以生成实实体模型型，但用用3DSS生成的的模型在在工程实实际中是是“中看不不中用”。用PPRO/E生成成的实体体建模，不不仅中看看，而且且相当管管用。其其实，PPRO/E后阶阶段的各各个工作作数据的的产生都都要依赖赖于实体体建模所所生成的的数据。 包括： PRRO/33DPAAINTT(3DD建模)、 PPRO/ANIIMATTE(动动画模拟拟)、 PROO/DEESIGGNERR(概念念设计)、PRRO/NNETWWORKKANIIMATTOR(网络动动画合成成)、PPRO/PERRSPEECTAA-SKKE
32、TCCH（图图片转三三维模型型）、PPRO/PHOOTORRENDDER(图片渲渲染)几几个子模模块。 第二、机机械设计计(CAAD)模模块 机械设设计模块块是一个个高效的的三维机机械设计计工具，它它可绘制制任意复复杂形状状的零件件包括形形状不规规则的复复杂曲面面。用 PROO/E生生成曲面面简单容容易仅需需2步3步操操作。PPRO/E生成成曲面的的方法包包括：拉拉伸、旋旋转、放放样、扫扫掠、网网格、点点阵等。因因为生成成曲面的的方法较较多，所所以PRRO/EE可以迅迅速建立立任何复复杂曲面面。 它不但但能作为为高性能能系统独独立使用用，而且且还能与与其它实实体建模模模块结结合起来来使用，它它
33、支持GGB、AANSII、ISSO和JJIS等等标准。包包括：PPRO/ASSSEMBBLY（实实体装配配）、PPRO/PIPPINGG（弯管管铺设）、PPRO/REPPORTT（应用用数据图图形显示示）、PPRO/SCAAN-TTOOLLS（物物理模型型数字化化）、PPRO/SURRFACCE（曲曲面设计计）、PPRO/CABBLINNG（电电路设计计）、PPRO/WELLDINNG（焊焊接设计计）。 第三、 功能仿仿真(CCAE)模块 功能仿仿真(CCAE)模块主主要进行行有限元元分析。正正所谓画画虎画皮皮难画骨骨，知人人知面不不知心，事事物内在在特征是是很难把把握的，机机械零件件的内部部
34、变化情情况是难难以知晓晓的。有有限元仿仿真让我我们拥有有了一双双慧眼，能能“看到”零件内内部的受受力状态态。利用用该功能能，便可可充分优优化零件件的设计计。例如如可口可可乐公司司，利用用有限元元仿真，分分析其饮饮料瓶，结结果使瓶瓶体质量量减轻了了近200，得得了极大大的经济济效益。 包括：PROO/FEEM PPOSTT（有限限元分析析）、PPRO/MESSH （有有限元网网格划分分）、PPRO/MECCHANNICAA CUUSTOOMLOOADSS（自定定义载荷荷输入）、PPRO/MECCHANNICAA EQQUATTIONNS（第第三方仿仿真程序序连接）、PPRO/MECCHANNIC
35、AA MOOTIOON（指指定环境境下的装装配体运运动分析析）、PPRO/MECCHANNICAA THHERMMAL（热热分析）、PPRO/MECCHANNICAA VIIBRAATIOON（震震动分析析）、PPRO/MECCHANNICAA TIIRE MODDEL（车车轮动力力仿真）。 第四、 制造(CAMM)模块块 CAMM制造模模块中的的功能通通常是NNC MMachhiniing(数控加加工)。提提起数控控功能，就就容易让让我们想想到 “东芝事事件”。当时时，苏联联从日本本东芝公公司引进进了一套套五坐标标数控系系统及数数控软件件CAMMMAXX，加工工出高精精度、低低噪声的的潜艇推
36、推进器，从从而使西西方的反反潜系统统完全失失效，损损失惨重重。此事事件中出出尽风头头的CAAMMAAX软件件就是一一种数控控模块。 PROO/ESS的数控控模块包包括：PPRO/CASSTINNG（铸铸造模具具设计）、PPRO/MFGG（电加加工）、PPRO/MOLLDESSIGNN（塑料料模具设设计）、PPRO/NC-CHEECK（NNC仿真真）、PPRO/NCPPOSTT（CNNC程序序生成）、PPRO/SHEEETMMETAAL（钣钣金设计计）。 第五、 数据管管理(PPDM)模块 数据管管理(PPDM)模块是是PROO/E家家庭的大大管家，将将触角伸伸到每一一个任务务模块。PPRO/E
37、的数数据管理理模块在在计算机机上对产产品性能能进行测测试仿真真，找出出造成产产品各种种故障的的原因，进进而排除除产品故故障，改改进产品品设计。并并自动跟跟踪你创创建的数数据，这这些数据据包括你你存贮在在模型文文件或库库中零件件的数据据。大管管家通过过一定的的机制，保保证了所所有数据据的安全全和存取取的方便便快捷。 包括：PROO/PDDM（数数据管理理）、PPRO/REVVIEWW（模型型图纸评评估）。 第六、 数据交交换(GGeommetrry TTrannslaatorr)模块块 其他的的CADD系统，如如UG、EUUCLIID、CCIMAATRTTON等等，数据据不能彼彼此识别别。但在在
38、实际工工作中，往往往需要要和别的的数据进进行沟通通交流。这这时几何何数据交交换模块块就会发发挥作用用。 PROO/E中中几何数数据交换换模块有有：PRRO/CCAT（PPRO/E和CCATIIA的数数据交换换）、PPRO/CDTT（二维维工程图图接口）、PPRO/DRAAW（二二维数据据库数据据输入）、PPRO/DATTA FFOR PDGGS（PPRO/E和福福特汽车车设计软软件的接接口）、PPRO/DEVVELOOP（PPRO/E软件件开发）、PPRO/INTTERFFACEE（工业业标准数数据交换换格式扩扩充）、PPRO/INTTERFFACEE FOOR SSTEPP（STTEP/IS
39、OO103303数数据和PPRO/E交换换）、PPRO/LIBBRARRYACCCESSS（PPRO/E模型型数据库库进入）、PPRO/LEGGACYY（线架架/曲面面维护）、PPRO/POLLT（HHPGLL/POOSTSSCRIIPTAA数据输输出）2.3 Proo/ENNGINNEERR的优势势 Proo/E所所采用的的造型技技术和加加工处理理技术与与其它同同类型软软件相比比具有明明显的优优势。它它具有基基于特性性；全参参数；全全相关；单一数数据库；全自动动数控编编程，DDNC直直接数控控加工，多多轴的联联动并且且加工精精度高；适合复复杂几何何造型，三三维模具具设计；G代码码检验、仿仿真
40、、模模拟；外外接扫描描仪、数数据光顺顺、三坐坐标测量量机可实实现反求求工程，在在计算机机上再现现被测零零件的外外形等特特点。 基于特特征的参参数化造造型：PPro/ENGGINEEER使使用用户户熟悉的的特征作作为产品品几何模模型的构构造要素素。这些些特征是是一些普普通的机机械对象象，并且且容易修修改。例例如：设设计特征征有弧、圆圆角、等等，它们们对工程程人员，开开发人员员来说是是很熟悉悉的，所所以易于于使用。加加工、制制造、装装配和其其它学科科都使用用这些领领域独特特的特征征。通过过给这些些特征设设置参数数（不但但包括几几何尺寸寸，还包包括非几几何属性性），而而后修改改参数很很容易的的进行多
41、多次设计计叠代，实实现产品品开发。宏宏观世界界是基于于特征的的实体造造型软件件，“基于特特征”的意思思是零件件模型的的构造是是由各个个特征来来生成的的零件的的设计过过程就是是特征的的累积过过程，而而所谓特特征是指指可以用用参数驱驱动的实实体模型型，通常常特征应应满足以以下条件件： 第一 特征必必须是一一个实体体或零件件的具体体构成之之一； 第二 特征能能对应某某一形状状； 第三 特征的的性质是是可以预预料的； 全相关关性：PPro/ENGGINEEER的的所有模模块都是是全相关关的可以以进行并并行工程程，是开开发末期期的某些些功能提提前发挥挥作用。也也就是说说在产品品开发过过程中某某一处进进行
42、的修修改，能能够扩展展到整个个设计中中，并且且同时自自动更新新所有的的工程文文档，包包括装配配体、设设计图纸纸，以及及制造数数据。 数据管管理： Proo/ENNGINNEERR拥有独独特的全全相关性性功能，它它能够把把多个领领域的工工程师对对同一产产品进行行研发可可以同时时进行各各项工作作，在较较短的时时间内可可以开发发设计出出更多的的产品，加加速投放放市场。 装配管管理：PPro/ENGGINEEER的的基本结结构能够够使用户户利用一一些直观观的命令令，易于于装配并并且显示示装配设设计意图图，可装装配复杂杂装配体体，零件件数目不不受限制制。 易于使使用：菜菜单以明明了的方方式出现现，提供供
43、了逻辑辑选项和和预先选选取的最最普通选选项，并并且还提提供了简简短的菜菜单描述述和完整整的在线线帮助，这这种形式式使得PPro/ENGGINEEER容容易学习习和使用用。总而言之之，Prro/EENGIINEEER胸怀怀“易学易易用、功功能强大大、互连连互通”的理念念。软件件以使用用简单、容容易、参参数化造造型和系系统的全全相关性性而著。第三章 六自由由度机械械手零件件的设计计建模 在Prro/EE软件环环境下，机机械三维维建模必必须严格格以设计计构思为为依据，尽尽量保持持三维图图形数据据的完整整和正确确性。三三维模型型的一般般建模过过程如图图1所示示。图1. Proo/E零零件建模模一般过过
44、程由于在PPro/ENGGINEEER中中实体模模型构造造方法多多种多样样，合理理高效的的采取哪哪一种方方法需要要有一个个经验积积累过程程。通常常要根据据图形的的形状选选择合适适的构造造模型的的方式。所所以在设设计实体体模型之之前，必必须要考考虑好模模型的生生成方法法。其中中建模的的难点在在于辅助助平面和和辅助点点的建立立，只有有建立好好辅助平平面和辅辅助点，才才能保证证零件模模型的精精确性。图2 六六自由度度机械手手 由课题题资料提提供图22可知，六六自由度度机械手手的主要要建模构构件为：机械手手、机械械手腕、机机械手臂臂、垂直直轴旋转转体、垂垂直轴支支撑体、底底座等。3.1 六自自由度机机
45、械手底底座建模模固定机械械手的底底座的建建模：(1) 利用草绘绘工具，绘绘制出底底座特征征。(2) 利用旋转转工具，旋旋转出底底座的实实体。(3) 利用草绘绘工具，绘绘制出圆圆孔特征征。(4) 利用拉伸伸工具，拉拉伸切除除出所需需圆孔。图3 六六自由度度机械手手底座3.2 六自自由度机机械手垂垂直轴旋旋转体的的建模过过程垂直轴旋旋转体建建模过程程：（1） 利用草绘绘工具，草草绘出主主体轮廓廓。（2） 利用拉伸伸工具，拉拉伸出主主体。（3） 利用孔工工具，创创建旋转转轴孔。（4） 利用草绘绘工具，草草绘出要要切除的的主体部部分。（5） 利用拉伸伸切除，切切除掉要要草绘部部分。（6） 拉伸出旋旋转
46、轴。（7） 倒圆角。（8） 图4与图图5步骤骤类似图4 六六自由度度机械手手垂直轴轴旋转体体图5六自自由度机机械手垂垂直轴旋旋转体3.3 六自由由度机械械手的臂臂膀建模模过程六自由度度机械手手的臂膀膀建模过过程（1）利利用草绘绘，拉伸伸，拉伸伸切除等等工具进进行草绘绘图6六自自由度机机械手臂臂图7六自自由度机机械手臂臂3.4 六自自由度机机械手手手掌建模模过程由于机械械手手指指需嵌入入手掌上上，使起起到固定定和支撑撑的作用用。机械械手手掌掌上部建建模过程程如下：（1） 利用旋转转工具，旋旋转出手手掌的主主体。（2） 利用基准准工具，创创建一基基准平面面DTMM1，为为后面的的拉伸做做准备。（3） 利用拉伸伸工具，切切除多余余部分。（4） 利用拉伸伸工具，拉拉伸出机机械手手手腕连接接件的嵌嵌入空间间。（5） 利用孔工工具，绘绘制出所所需要的的孔。（6） 利用螺旋旋扫描工工具，绘绘制出所所需螺纹纹伸出项项。图8六自自由度机机械手腔腔具体步骤骤如下：（1）运运行Prro/EE，新建建零件sshouuqiaang, 创建建和更改改基准平平面、基基准轴、基基准坐标标，详见见图9模模型shhouqqianng图9 sshouuqiaang 图图10选选取定义义内部草草绘（2）创创建机械械手