基于DELMIA／IGRIP的工業(yè)機(jī)器人仿真
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時(shí)間：2013-12-02
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機(jī)器人仿真技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)器人學(xué)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。借助于機(jī)器人的實(shí)體圖形對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，可形象逼真地反映機(jī)器人工作運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)和控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，規(guī)劃出最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)軌跡。機(jī)器人的動(dòng)態(tài)圖形仿真對(duì)機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)及其應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。機(jī)器人仿真系統(tǒng)作為機(jī)器人設(shè)計(jì)和研究過(guò)程中安全可靠、靈活方便的工具，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前，離線仿真在國(guó)內(nèi)雖然有些初步研究，但實(shí)際應(yīng)用很少?？梢灶A(yù)見(jiàn)隨著機(jī)器人在我國(guó)的大量應(yīng)用，離線仿真技術(shù)的研究和應(yīng)用不但迫在眉睫，同時(shí)它的成功研究和應(yīng)用也將有廣闊的市場(chǎng)前景。
1DELMIA及其IGRIP
DELMIA集成解決方案在全球領(lǐng)先的企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。在航空航天、汽車(chē)、造船、重型設(shè)備、日用消費(fèi)品等各個(gè)行業(yè)發(fā)揮著重要的作用。DELMIA公司系列軟件以基于物理的虛擬設(shè)計(jì)與制造及虛擬機(jī)器人等模塊表現(xiàn)最為優(yōu)異。
DELMIA軟件在機(jī)器人應(yīng)用仿真方面處于世界領(lǐng)先地位。DELMlA軟件能顯著降低人機(jī)時(shí)和工程準(zhǔn)備時(shí)間，提高仿真的精度。DELMIA／IGRIP是專(zhuān)業(yè)機(jī)器人模擬軟件，利用IGRIP可快速和圖形化地構(gòu)造各種應(yīng)用工作單元作業(yè)，同時(shí)DELMIA／IG—RIP能很容易導(dǎo)人CAD數(shù)據(jù)，自動(dòng)碰撞偵測(cè)功能能避免破壞減小風(fēng)險(xiǎn)。不管是對(duì)單個(gè)機(jī)器人作業(yè)單元還是整個(gè)工廠生產(chǎn)線，IGRIP都能提供相應(yīng)的解決方案以提高制造質(zhì)量、精度和效益。
2機(jī)器人仿真
在機(jī)器人仿真研究中，仿真系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：三維幾何模型，運(yùn)動(dòng)計(jì)算，軌跡規(guī)劃，運(yùn)動(dòng)圖形仿真等。根據(jù)KUKA240—2型機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，機(jī)器人仿真步驟如下。
2．1機(jī)器人任務(wù)的設(shè)定
工業(yè)機(jī)器人一般有6個(gè)自由度，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的逆解是一項(xiàng)十分繁重的工作。DELMIA／IGRIP軟件能成功解決這困難。通過(guò)“RobotOf—flineProgramming”模塊中的“ImporttagGroupInfo”導(dǎo)入機(jī)器人路徑中的各點(diǎn)。在“RobotMo—tion”對(duì)話框中的“TargetAttributes”可看到機(jī)器人對(duì)應(yīng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的各種解，DELMIA／IGRIP對(duì)這些逆解進(jìn)行r奇異性分析，可從中選擇恰當(dāng)逆斛。
2．2機(jī)器人軌跡規(guī)劃
文中采用軌跡規(guī)劃方法為拋物線捅值。假定兩端的過(guò)渡域具有相同的持續(xù)時(shí)間t，且具有大小相等方向相反的恒定加速度。要保證軌跡連續(xù)光滑，即要求拋物線的終點(diǎn)速度必須等于線性段的速度。
機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度經(jīng)歷3個(gè)階段：機(jī)器人在第l階段從初速度作勻加速運(yùn)動(dòng)，在2階段作勻速運(yùn)動(dòng)，第3階段作勻減速運(yùn)動(dòng)，直至角速度為0。為使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，保證機(jī)器人在完成某項(xiàng)任務(wù)的加速度最小，文中采用的方法為：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前一段作勻加速運(yùn)動(dòng)，后一段做勻減速運(yùn)動(dòng)中間不經(jīng)過(guò)勻速運(yùn)動(dòng)階段（即機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)只經(jīng)過(guò)第l，3階段）。這樣能保證機(jī)器人完成同一項(xiàng)任務(wù)的加速度比中間有勻速運(yùn)動(dòng)的加速度小。在這種前提下則下列條件成立：
文中選用的時(shí)間為4S，在機(jī)器人的作業(yè)空間中選取了3個(gè)點(diǎn)，分別為tag1，tag2和tag3。
2.3機(jī)器人防碰撞和干涉檢測(cè)
防碰撞檢測(cè)的目的是分析機(jī)器人和周?chē)h(huán)境可能出現(xiàn)的碰撞問(wèn)題。干涉檢測(cè)是分析機(jī)器人在工作過(guò)程中有可能出現(xiàn)的奇異性及速度加速度等超限問(wèn)題。這是保證機(jī)器人能正常工作的必要條件。機(jī)器人的防碰撞檢測(cè)問(wèn)題比較復(fù)雜，在其設(shè)計(jì)中是一個(gè)非常棘手、但又必須妥善解決的問(wèn)題。
利用DELMIA／IGRIP的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)碰撞偵測(cè)功能允許用戶(hù)生成多個(gè)碰撞和接近隊(duì)列以避免碰撞，而且可由自動(dòng)路徑規(guī)劃器，生成避碰機(jī)器人軌跡?？衫靡部蓹z測(cè)機(jī)器人速度和加速度超限問(wèn)題，效率高，準(zhǔn)確度好，解決了實(shí)際工作中的難題，使機(jī)器人碰撞問(wèn)題在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到有效的解決。在DELMIA／IGRIP環(huán)境中防碰撞檢測(cè)的步驟是：在“SimulationAnalysisTools”工具欄中依次選擇“碰撞檢測(cè)（開(kāi)啟）”，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行碰撞檢測(cè)；“A—nalysisConfiguration”中的“DeviceSettings”對(duì)機(jī)器人工具的速度加速度等進(jìn)行檢測(cè)；AnalysisCon—figuration”中的“RobotSettings”對(duì)機(jī)器人的線速度、角速度、線加速度和角加速度進(jìn)行檢測(cè)；然后選擇“CheckClash”對(duì)機(jī)器人進(jìn)行干涉檢測(cè)。 水位傳感器相關(guān)文章:水位傳感器原理
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