Matlab - Solidworks 机器人建模（5）—— 给模型添加摩擦力

0. 前言

建好模型并成功进行一次仿真之后，我们发现虽然模型可以像模像样的产生由重力带来的运动，但是也发现零件可以穿过其他零件，也叫“穿模”，另外如果我们仿真时间设置得足够长的话，模型似乎会一直运动下去。
原因很简单，因为此时的仿真是处在一个极其理想的状态下的。
也就是说：

我们没有定义障碍物
没有定义摩擦
所有零件是刚体，不会变形

1. 两种摩擦力

这里我们首先介绍怎么添加摩擦力。首先我们需要了解两种基本的摩擦力

粘性摩擦力：摩擦力的大小与两个接触体的相对速度成正比
库伦摩擦力：在速度在0周围时摩擦力有一个不连续的变化

对于简单的物理模型，用粘性摩擦模型就足够了。

2. 添加粘性摩擦力（方法1）

现在我这边有一个倒立摆模型，初始位置如下

其中1是倒立摆，与2通过一个旋转轴承连接，2和3固定不动。如果我们什么都不加的话，这个倒立摆会由于重力向下摆，然后永远摆下去。

我想在1和2之间加一个摩擦力项，使得该模型的仿真效果更加真实。回想上面说的粘性摩擦力的定义，我们发现只需要知道倒立摆的旋转速度，然后经过一个负反馈乘一个摩擦系数输入到该旋转关节就可以了

因此

双击simscape模型里面连接1和2的旋转关节
在Actuation栏下面把Torque改成输入提供
在Sensing栏下把Velocity打勾——应用
接着加一个Gain模块，用来表示粘性摩擦系数（如果你不知道你模型之间真实的摩擦系数，这里可以先设置一个合适的值看看效果，请注意，摩擦系数设置大了倒立摆不转动，小了没效果，因此需要多次尝试选择一个合适的值）
加PS-S模块和S-PS模块（在Simscape-Utilities下面），用来进行simulink信号和物理信号之间的转换。
并按照下图红框部分那样连接

velocity口输出的是物理信号，要进行数学运算的话要先转成simulink信号，关节输入力是一个物理信号，所以运算结束之后要再转回物理信号。

3. 添加粘性摩擦力（方法2）

Simulink的旋转关节模块里面可以配置阻尼系数，因此另一种方法不需要加模块连线，直接双击模块改里面的阻尼系数即可。

模型修改完成之后再次运行仿真，发现倒立摆摆动了一会成功停下来了，hemm，仿真开始有点内味了。