機器人系統(tǒng)仿真

本文格式為Word版，下載可任意編輯——機器人系統(tǒng)仿真由于近年來機器人技術(shù)的迅猛進展，加之其投資降低、自動化程度高、工作性能穩(wěn)定、可達性好等優(yōu)勢，在航空制造過程中正得到越來越多的應(yīng)用。以B787、A340、A380、F-22、F-35等為代表的新型飛機，在其制造過程中大量采用機器人從事自動打扮配（如噴漆、鉆鉚、焊接等）以及性能的檢測與測試，從而極大提高了飛機生產(chǎn)的效率和質(zhì)量的穩(wěn)當(dāng)性。據(jù)國外統(tǒng)計資料說明，采用機器人對飛機部件舉行鉆孔加工，單臺機器人每年可完成100萬個緊固件的高質(zhì)量制孔。采用機器人舉行飛機布局件自動化鉆鉚工藝過程可以提高制孔、鉚接質(zhì)量，從而提高飛機制造裝備的柔性和自動化程度，并保證飛機使用壽命，最終提高飛機制造的總體水平。采用機器人舉行飛機布局件自動化制孔在我國航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用還很不成熟，更加對于機器人自動制孔應(yīng)用軟件研究及制孔模擬仿真還沒有完全掌管。因此，對機器人自動制孔技術(shù)，更加是制孔仿真技術(shù)的研究至關(guān)重要。

自動制孔工藝流程設(shè)計

機器人制孔工藝流程設(shè)計主要是基于DELMIA-FASTIP機器人制孔方案，機器人制孔軟件主要由DELMIARoboticsV5（WL2+OLP）、FasTIP、PIK（BA-OLPS）或相當(dāng)軟件組成；利用DELMIAoboticsV5（WL2機器人模擬+OLP機器人離線編程）軟件的主要用途是建立起整個工作單元空間的位置關(guān)系，包括機器人自動加工系統(tǒng)，定位工裝，產(chǎn)品零件，幾何坐標(biāo)工裝，并且可以定義機器人的任務(wù)，舉行仿真以及碰撞分析。利用FasTIP軟件制定鉆孔離線編程解決方案。利用PIK（BA-OLPS）離線編程系統(tǒng)用戶化軟件及機器人單元的CAD數(shù)模（簡化的CGR模型），舉行整體的運動過程仿真分析。

基于上述應(yīng)用軟件的功能，在CatiaV5環(huán)境下，對機器人建立數(shù)字化模型，利用DELMIA的DPM建立工藝過程仿真環(huán)境，利用DELMIAIGRIP模塊對制孔的過程舉行規(guī)劃、仿真及離線編程。通過零件數(shù)模提取點位信息，采用FASTIP軟件自動創(chuàng)造點的加工序列，補充中間點，根據(jù)加工要求創(chuàng)造機器人路徑信息和加工程序，對機器人路徑舉行優(yōu)化后，舉行機器人運動仿真。添加機器人約束的信號量和其他信號量，舉行干擾及碰撞檢查。舉行完整加工過程的方案后，生成機器人離線程序并將離線程序轉(zhuǎn)化為機器人格式的代碼，舉行機器人的離線編程仿真及后置處理。機器人仿真流程如圖1所示。

自動制孔工藝過程仿真

基于達索公司開發(fā)的全底層共享的3DPLM解決方案，舉行機器人自動制孔過程的模擬。其中CATIA供給產(chǎn)品的設(shè)計解決方案，DELMIA供給工藝與資源的解決方案。運用以工藝為中心技術(shù)，針對關(guān)鍵性工藝實現(xiàn)端到端的解決方案，使用戶能夠利用數(shù)字化產(chǎn)品和資源模型，在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前，完成產(chǎn)品的工藝設(shè)計和驗證。

仿真環(huán)境的創(chuàng)造。裝配仿真過程中，主要應(yīng)用DELMIA的DPE（數(shù)字裝配工藝設(shè)計過程）及DPM（數(shù)字工藝驗證與裝配過程仿真）模塊。前者是產(chǎn)品資源規(guī)劃應(yīng)用的平臺，利用在產(chǎn)品設(shè)計初步階段產(chǎn)生的數(shù)字樣機或EBOM數(shù)據(jù)舉行產(chǎn)品分析及工藝流程定義、制定總工藝設(shè)計籌劃、工藝路線制定、工時分析、車間設(shè)施布局及物流仿真。DPM為工藝細節(jié)規(guī)劃和驗證應(yīng)用的環(huán)境。二者通過PPRHub數(shù)據(jù)庫共享數(shù)據(jù)。在這里選用DELMIADPM模塊建立MRP仿真布局方案，如圖2所示。基于DELMIA將機器人六軸機械臂、末端執(zhí)行器等舉行整合，形成完整的機器人仿真模型，可在DELMIA里直接作為任務(wù)機器人舉行調(diào)用。

創(chuàng)造機器人路徑點信息。CENITFASTTIP模塊在鉚接和多層制孔等應(yīng)用場合供給了規(guī)劃、編程和驗證新工件程序的鞏固功能以及強大的上傳模塊實現(xiàn)對現(xiàn)有部件程序的逆向工程。在機器人自動制孔工藝過程中，機器人工具點TCP的路徑規(guī)劃關(guān)系到制孔位的切實程度，制孔點位的路徑選擇規(guī)劃尤為關(guān)鍵。利用CENIT軟件的FASTIP模塊，通過計算零件外觀特征，自動生成路徑點的矢量方向，提取工件中點位信息，生成加工路徑點。

自動生成加工序列?；贑ENITFASTIP，根據(jù)設(shè)定的序列規(guī)矩將選定的路徑點排序，生成加工序列在點序列生成的過程中，根據(jù)閱歷選取若干個典型的點序列規(guī)劃規(guī)矩，得到多個點序列規(guī)劃，通過比較，選擇效率最高的一組，根據(jù)機器人在空位上的概括的加工需求，指定接近/回撤距離，如圖4所示。

機器人路徑點優(yōu)化。根據(jù)CENITFASTIP提取的點位，機器人末端執(zhí)行器TCP點沿著所規(guī)劃的路徑運動，點位的矢量方向要與機器人工具點TCP矢量方向吻合。受機器人手臂關(guān)節(jié)自由度的限制，TCP在兩點之間運動經(jīng)常會遇到不成到達的問題、或理論上與工件外觀發(fā)生碰撞干擾現(xiàn)象，或者完成制孔動作后回撤動作。對于這些問題需要調(diào)整路徑點的矢量方向或增加過度點操縱TCP可達區(qū)域如圖5，對于機器人路徑點優(yōu)化我們前期已經(jīng)積累確定的閱歷，這也是機器人離線調(diào)試中的關(guān)鍵技術(shù)。

機器人點位信號設(shè)置。為了操縱機器人運動及防止運動過程中多個設(shè)備發(fā)生干擾，需設(shè)置機器人信號，操縱機器人末端執(zhí)行器TCP運動的起始及終止條件。根據(jù)工件工裝布局的繁雜處境，在某些點位設(shè)置信號如圖6，與機器人之間通信，告之點位可達與非可達。來有效操縱機器人手臂的運動范圍從而制止與工件設(shè)備碰撞。

機器人運動過程仿真。通過Delmia的OLP模塊，舉行整體的運動過程仿真，查看機器人在不同工位工作處境如圖7所示，由于機器人采用6軸串聯(lián)的布局，受到關(guān)節(jié)臂轉(zhuǎn)動范圍的影響，在某些空間上相鄰點位的運動過程中，機器人手臂將會舉行大幅度的轉(zhuǎn)動或搖擺，甚至?xí)^機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度范圍。在機器人運動仿真過程中，可通過SimulationAnalysisTool可以察覺這些問題，通過手動修改點序列的依次，將這些相鄰的點，劃分到不同的加工路徑上，制止在連續(xù)路徑的點位加工中展現(xiàn)此類現(xiàn)象。

生成機器人離線程序。模擬程序是指在虛擬操縱器上運行程序，宛如在真實的操縱器上運行一樣。它是最完整的測試。借助該測試，可以了解機器人如何通過事情和I/O信號與外部設(shè)備舉行交互。通過定制程序舉行機器人離線程序后處理，將標(biāo)準(zhǔn)程序代碼轉(zhuǎn)換為符合機器人需求的離線程序。

通過機器人自動制孔流程設(shè)計和仿真分析，可以找到機器