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焊接机器人模拟仿真案例

时间：2017-11-02 来源：机器人在线 阅读：12625
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搬运机器人

专用焊接机器人模拟仿真案例

1模型简化

由于整个焊接机器人的结构过于复杂，计算量较大，在进行仿真研究之前应对模型进行一些必要的简化，可以去掉一些对仿真结果无影响或影响较小的特征。例如:在十字滑台处，可以将螺纹去掉;一些倒角及圆弧过渡等，这样一来，虚拟样机整体几乎没有改变，但却大大减小了仿真计算时间。
同时在对模型进行仿真之前，还应该对各个部分及零件的单位进行统一，以免在导入ADAMS中出现错误。

2虚拟样机的建立

由于三维建模是采用是PTC公司的PRONE软件，运动仿真采用是MSC.ADAMS软件，因此就会存在模型转换的问题。目前通用的方法大体有两种:
(1)采用Mech/pro软件进行Pro/E和ADAMS之间的无缝对接;
(2)利用通用兼容格式如iges,  step,  x_t等格式进行转化模型。
本文考虑到整体模型的复杂程度及转化难易程度，采用了第二种方式，导入ADAMS中，并对其模型进行了必要的简化、美化及相关处理，得到其虚拟样机模型，如图5.5所示。
 

3定义约束与驱动

从PRO/E软件经转化导入到ADAMS软件中的模型各个构件之间没有任何约束关系，为了进行运动学分析与仿真，必须安装实际运动时各个构件之间的运动关系添加相应的约束关系。ADAMS软件提供例如完整的约束库，如转动副、螺旋副、移动副、圆柱副、固定副、齿轮副等。例如十字滑台中使用了滚珠丝杠，仿真是简化用螺旋副代替，但考虑到重力及惯性等影响，螺旋副无法自锁，故再添加一个圆柱副，并在圆柱副上设置摩擦参数，如图5.6所示。在各个约束创建完成之后，根据实际运动分析，在相应的运动副上添加驱动，并根据管管正交插接形成的马鞍形焊缝轨迹方程如式 S.I得到运动方程如式5.2，编写相应驱动控制的驱动函数。
 

4仿真模型检验

由于本焊接机器人模型较为复杂，各个零件连接关系较为复杂，为了在设置过程中出现不必要的错误，利用了ADAMS提供的模型检验功能来检测其设置的正确性，其结果如下图5.8所示。
 

5焊接机器人的运动仿真

在前面几个小节中，几何模型、材料属性、运动副及驱动都己经设置，模型的正确性也己得到验证，仿真的前处理工作己经完成。接着就要对焊接机器人进行仿真控制研究，具体仿真操作步骤如下所示:
显示主界面操作菜单，点击仿真界面如图5.9所示，设置仿真驱动(前面方程求解得到);
设置仿真类型，默认设置为Default;
设置仿真分析时间，经过前面的计算，按照设置的焊接速度，焊接整个过程大约需要需要169s左右，因此设置仿真终止时间为169;
设置仿真步长，在Steps选项下选择Step Size，设置为0.02;
在完成上述后，点击仿真开始按钮，其仿真如图5.10, 5.11所示。
 
 
 
 
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