升降车铰链结合节点建模方式???    珠海升降车出租

 

     升降车铰链结合节点建模方式???   珠海升降车出租,  珠海出租升降车, 珠海升降车租赁,  升降车高空作业被广泛应用于各种大型工程建设， 如海洋工程、桥梁建设、石油化工、核电等。现实中，汽车 升降车的需求量占市场份额的一半以上。随着升降车吊 装作业的快速发展，高空作业现场环境复杂化，趋向大吨位 高空作业，使高空作业操作难度增加，高空作业危险性增加。由于高空作业作 业的失败将会造成巨大损失，因此高空作业的安全问题越来 越受到广泛重视。 本文通过Webots 移动机器人仿真软件，以升降车为对象进行升降车3D模型设计，通过编写其运动控制程序， 实现升降车自动高空作业仿真，有效辅助高空作业工程设计人员快 速正确地制定优良高空作业方案，避免高空作业危险的发生。

 

    Webots 软件功能介绍 Webots 是一款专业移动机器人仿真软件。它提供了一个 快速建模环境，允许用户创建3D 虚拟世界与物理性质如质 量、关节、摩擦系数等。在Webots 仿真软件中，用户可以 针对自己的需求，通过仿真软件内所提供的仿真节点，建立 自己的仿真模型。用户可以通过C、C++、java、Python 和 Matlab 编程语言编写程序，实现对仿真模型的控制。Webots 可以3D 描述机器人的特性和环境世界，包含每个对象的描 述如位置、定位、几何、外观（如颜色或亮度）、物理性质、 类型的对象等。

      升降车结构设计 一般的升降车结构主要分为上车部分、下车部分。下车部分主要是底盘、车轮、支腿。上车部分主要包括转台、 升降车操作室、伸缩机构、变幅机构、回转机构、起升机构、 主动臂、辅动臂、吊具部分。 基于Webots 的高空作业仿真模型设计中，模型的主体结构是 由多个固体节点（Solid）组成的树状结构。这棵树的根节点 是一个robot 节点。通过对升降车结构与机构分析，将汽 车升降车主要结构分为车身、车轮、支腿、转台、主臂、吊索。 

    在场景树中对升降车建模 在场景树中对升降车建模。首先，我们需要建立一 个 robot 节点，然后对物理特性节点（physics）设置质量、 重心和质量分布，从而使身体和物理引擎创建一个现实的力 量。要根据实际升降车的各结构参数进行设置，否则将 会在仿真实验过程中出现升降车模型的翻车现象。Robot 的子节点边界节点用于定义固体边界的 几何基元，本模型边界节点调用车身（BODY）作为边界， 然后在robot节点中的子节点下添加车身、支腿、车轮、转台。 根据升降车运动方式与Webots 仿真软件节点功能 之间的关系，可以将升降车建模分成滑动节点与铰链结 合节点两种建模方式。以滑动节点为建模方式的机构有支腿 及伸缩机构；以铰链结合节点为建模方式的机构有车轮、转 台、变幅机构。 

    车轮通过添加铰链结合节点实现仿真运动。下面详细介 绍添加铰链结合节点的过程以及参数设置。首先，在robot 的子节点下建立铰链结合节点，在特征节点默认添加铰链特 征节点，并设置铰链转动轴和各种与转轴相关接头参数（角 位置，停止角度，弹簧和阻尼常数等）。为了解决高空作业过程中潜在的作业安全问题，本文在 Webots 移动机器人仿真环境下对升降车进行建模及 运动控制分析。首先，对升降车的结构进行分析，选择相应的连接方式；然后，建立升降车的骨架模型及物理模型， 并且进行纹理渲染。通过分析高空作业过程，对升降车的各部分设计控制器算法，从而实现模拟整个高空作业过程 的目的。在编写运动控制程序过程中，引入碰撞检测算法的思想，选择外接轮廓作为描述方式。实验结果表明，在基于 Webots 的仿真环境下进行升降车建模及控制过程研究，可以快速有效地制定出高空作业方案，辅助施工人员顺利完成吊 装作业，降低高空作业过程中的作业风险。

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      进行转动轴方向与转轴位置信息的设置。在驱动节点中添加旋转发动机，旋转发动机为转轴产生旋转运动 提供电力。添加固体节点对车轮的物理属性、碰撞边界设置， 同时建立子节点对车轮的形态、材质、纹理设置。车轮的形 状设计为圆柱体，颜色为黑色，物理属性主要对其质量密度 进行设置，边界的设置将直接运用车轮的整体形态。升降车主臂伸缩结构的实现是通过滑动节点建模方 式完成的。建立滑动节点用来模拟一个沿轴滑动。下面详细 介绍完成伸缩机构滑动节点的添加过程及参数设置。和铰链 结合节点不同，滑动节点的子节点特征节点不需添加其他子节点，而是直接在默认的特征节点上设置转轴与旋转轴参数。 驱动节点中添加线性发动机用于提供电力，使沿滑动轴产生伸缩运动。对动臂模型设计，添加固体节点对物理特性节点、 边界节点与主臂形状设置。动臂的形状用长方体代替，颜色 设计成不同的颜色方便进行仿真实验

     在 Webots 仿真软件中，运动控制程序的编写主要是对 铰链结合节点、滑动节点的参数进行赋值。首先，建立一个 新的控制器，并选择所使用的语言。预编需要的头文件，同 时预定义所需要的数值，定义各个驱动的名称‘name’与汽 车升降车模型匹配。 在 Webots 仿真软件中，调用函数初始 化控制程序。通过函数对设备的运 动轨迹进行控制，通过函数对设备速 度进行设置，以完成升降车自动控制。运动控制程序是通过 对函 以及升降车模型所对应设 备中的名称“name”获取设备。获取所需要的高空作业位置信息 参数，计算高空作业过程各机构运动过程、运动位置信息，计算高空作业运动的位置信息预警值，解析高空作业过程中每一个动作， 逐一完成，使整个高空作业成功。 铰链结合节点完成旋转动作是通过函数增减或减少角度实现的。滑动节点完成沿轴伸 缩运动是通过函数增加或较少与中 心的距离实现的。在虚拟高空作业仿真中，完成高空作业仿真的高空作业 动作是通过键盘操作完成的。升降车行走操作前后左右 是通过键盘W、S、A、D 控制，旋转操作通过键盘X 完成， 变幅操作通过键盘完成，伸缩操作通过键盘C 完成，起升 操作则通过键盘完成。

  

     对在Webots 中所建模型进行运动控制实验，验证汽车 升降车仿真平台设计的合理性。根据设置的参数，得到汽车 升降车高空作业运行过程中各个驱动的运动特征图，如图1 所示。 仿真实验结果表明，此升降车自动控制仿真平台设计合 理有效。升降车高空作业安全问题已经成为一个热点问题，汽 车升降车虚拟高空作业仿真也成为重要的研究领域。本文基于 webots 对升降车高空作业进行仿真，完成对升降车与环境的 3D建模、控制程序的编写、升降车自动控制仿真。

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