基于虚拟样机技术的机器人立体视觉运动平台的数字化建模与仿真

摘要

立体视觉运动平台是立体视觉系统的机械基础。一个精度高、反应快的视觉运动平台涉及到机械结构本身的合理性、传动机构精度以及控制系统的稳定性等因素。
　　 本文采用了目前国内外进行机电一体化系统设计时最常用的虚拟样机技术，基于3D数字化设计平台UG，采用赫尔姆霍茨模型作为参考设计了一种新型的具有三自由度的双目立体视觉运动平台。采用同步带传动，将驱动电机安装在基座上，整体结构紧凑、有效的减少了头部运动的负载惯量；运动范围广，能满足双目视觉运动平台的自由度配置的要求，为一般机器人立体视觉运动平台的机械系统结构设计提供实用的设计参考依据；建模中使用模块化和参数化设计方式、并采用了“从底向上”和“从顶向下”和“WAVE”的联合装配技术，使平台具有快速建模、功能易于扩展和修改的特点；以闭环控制的步进电机的作为平台的驱动方式，系统构建成本低，位置控制精度高。
　　 最后，进行了运力学仿真分析和机电联合仿真分析，仿真分析结果验证了本立体视觉运动平台的设计达到了运动范围的要求，对步进电机实行PID闭环控制后，得到精确的位置控制，跟踪效果明显。