V-rep学习笔记：曲柄摇杆机构

Posted 2020-08-12

 在ADAMS中创建一个曲柄摇杆机构很方便，但是V-rep中建模就比较麻烦。下面将自己在V-rep中建立曲柄摇杆机构模型的过程记录下来（由于对V-rep不是很熟，可能会有一些错误，只能等以后发现了再改进）。首先曲柄摇杆机构要满足杆长条件，即最短杆和最长杆长度之和要小于或等于其它两杆（参考机械原理）。假设杆长L1=0.1m,L2=0.15m,L3=0.13m,L4=0.12m，选取L1作为曲柄，L4为机架。然后开始建立机构。主要步骤如下：

1.创建一个平面作为机架（Ground），这里将其属性设为不可见，所以图中没有显示出来

2.在点（0,0,0）创建旋转关节J1，在点(0.1,0,0)创建J2，在（0.25,0,0）创建J3，在（0.12,0,0）创建J4。然后创建连杆L1，L2，L3（L4为机架，实际上存在于J1和J4之间）

3.以大地Ground作为根节点， 按照Ground->J1->L1->J2->L2->J3的顺序构建一条支链，再按照Ground->J4->L3的顺序构建出另一条支链，如下图所示。

那么问题来了，上面的两条支链并没有连接在一起，进行仿真时会断开，即出现下图所示的情况。因此就需要将J3和L3连接起来，然而他们分别位于两条支链中，怎么样才能将其连接起来呢？下面就要用到Dummy object（A dummy object is the simplest object available: it is a point with orientation, and it can be seen as a reference frame），根据V-rep帮助中的这一描述，Dummy object相当于ADAMS中的Marker（即一个参考坐标系）。

如下图所示Shape_1和Shape_2之间由dummy object连接，连接类型设为Dynamics, overlap constraint时,在动力学仿真过程中这两个dummy object会尝试以相同的位置和姿态连接到一起。 

下面做一个测试：先创建连杆L1，L2（L2设为静态物体固定不动，且L1，L2隔开一段距离）；然后创建Dummy1，Dummy2分别作为其子对象（Dummy2的坐标系绕X轴旋转45°）；接着打开Dummy object的属性对话框在Dummy-dummy linking的选项栏中将Dummy1，Dummy2连接起来，Link type选为Dynamics,overlap constraint。开始仿真前如下图所示。

点击仿真开始按钮，两个物体自动连接到一起（L1->L2）。而且从下图中可以看出L1也跟着Dummy1旋转了45°

按照上面的方法，在J3和L3下面添加Dummy object，并设置好其属性就可以开始仿真了。为了研究机构的一系列性质，可以添加Graph记录下想获取的信息。这里用Graph记录下J3关节在空间中的位置：浮动窗口中显示J3的X，Y，Z坐标随时间的变化曲线，黄色曲线trajectory为其空间轨迹曲线。

如果想将曲线数据导出并用Excel或MATLAB等软件进一步处理，可以先选中Graph然后按 [Menu bar --> File --> Export --> Selected graphs as CSV...]输出CSV格式的文件. The unit of exported data streams will be in meters, kilograms, seconds and degrees (or a combination of those). 输出的CSV文件用Excel打开如下图所示。