工业机器人虚拟样机系统的研究

时溶人系统;

　　虚拟样机系统进一步的工作过程，从CA D模型中提取几何数据。如运动分析、动力学仿真中加以利用;

　　机器人CA D模型在结构上有所不同。样机初期的概念性设计阶段，虚拟样机开发的不同阶段。机器人CA D几何模型可能较为粗略，只为满足当前设计需要，某些详细的几何结构可不必建模;详细设计阶段，样机经过反复验证与完善，系统得到优化后的几何数据，可对样机进行详细的几何建模，形成整个虚拟样机的机器人仿真结果。

　　2 机器人工作过程预先演示

　　包括各部分的几何结构与参数、关节数量、类型等因素，根据机器人操作机本体构成。通过对运动方程的正向和逆向求解，仿真实现机器人的运动分析。同时在运动分析过程中还可实现对机器人的运动空间分析，工作轨迹规划，碰撞、干涉校验等进行仿真研究。

　　3 机器人虚拟样机动力学分析

　　如操作机材料种类、质量、转动惯量、关节摩擦等物理因素，通过在虚拟样机系统中加人物理信息。进行动力学分析。动力学分析过程中，可仿真机器人操作机实际工作情况对虚拟样机预加载荷，或施加重力作用，从而分析样机在各种工况下各部分的受力情况，研究重点环节，优化系统结构。

　　4机器人控制系统仿真

　　对控制系统进行测试，机器人虚拟样机可提供控制系统仿真环境。这一方面虚拟样机比物理样机具有明显优势。各种控制方法可直接作用于物理样机，高效省时，无需担心错误的控制方法造成样机的损坏。

　　机器人虚拟样机系统具有如下技术特点：

　　使各部分之间的仿真及分析结果及时、高效率地互相加以利用，1提供机器人仿真研究的集成系统和数字化机器人设计、验证环境机器人虚拟样机系统提供包括数字化建模、可视化的运动过程实现、运动学分析、控制系统仿真在内的统一数据平台。提供数字化的研究环境。

　　机器人虚拟样机系统能够有效溶人上一层次的数字化加工制造环境，2构成数字化虚拟制造环境的有机组成局部工业机器人是制造系统中的基本工作单元。满足虚拟制造环境中机器人工作单元上层的生产线仿真、数字化工厂要求，构成数字化机器人生产线的基础与有机组成局部。

　　3.3机器人虚拟样机系统实现的技术手段

　　3.3.1采用高水平的几何建模工具

　　商业化的三维造型软件如Pro/EUG及SolidWod等已可以顺利在微机平台上正常运行，随着软件技术的发展。而无需专业的图形工作站。这些软件都可以建立高逼真度的机器虚拟样机几何模型，同时又具有IGESSTEPParasolid等多种几何数据转换格式来提供机器人虚拟样机设计与测试过程中需要的几何数据，适宜的机器人虚拟样机几何建模开发工具。

　　3.3.2机器人虚拟样机系统的开发工具

　　一种是采用通用的软件开发工具，机器人虚拟样机系统的开发工具主要分两类。另一种是专业的虚拟样机或机器人开发软件。前者目前较常用的C++较早有 FortranPas.cal等。采用通用软件开发的机器人虚拟样机系统的特点是软件针对性强，解决设计者具体问题。但要建立样机的运动学、动力学研究等必需的详尽而正确的模型，需耗费大量时间和精力，且开发出的系统灵活性差，不易调整。

　　系统提供运动学、动力学等方面的仿真功能，AdamEnvision等是商业虚拟样机开发工具…1软件可建立简单的几何模型或从外部CA D软件导人已建立完毕的机器人几何模型。建立机器人虚拟样机设计与优化环境，并具有完善的仿真结果数据处置能力。软件可使设计者从繁琐的机器人动态建模过程中解脱出来，将更多精力用于样机的虚拟设计与验证过程。