【正文】 下特點(diǎn) : (l).CATIA 是當(dāng)今世界基于 NT/Windows平臺(tái)的三維機(jī)械 CAD 軟件系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，目前己在國(guó)內(nèi)外中小型企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 經(jīng)整理 )))))()()()( 83232184321432121 ijjijkijjjkiijkkk GEEEEECEEEECLEECCP ??????????? ??????? （ ） 從上式可見(jiàn)右邊每一項(xiàng)對(duì)應(yīng)于 821 GRRP ????? 這里 8G 為姿勢(shì)適量。米 CATIA 實(shí)施金伙伴 (gold partner) 合作策略 ,在單一的運(yùn)動(dòng)分析 MotionWorks 中不必再與其他的軟件進(jìn)行連接可直接模擬規(guī)劃出工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。 角 α 為大臂 x 、 z 軸所在平面的夾角。加深對(duì)機(jī)器人這種高端技術(shù)認(rèn)識(shí)。 三維設(shè)計(jì)裝配過(guò)程 （ 1）機(jī)構(gòu)的裝配過(guò)程 該機(jī)構(gòu)由 13 個(gè)零件裝配而成，分別是定位轉(zhuǎn)臺(tái) 、 大臂 、 小臂 、 手腕 、 手抓等。 30 設(shè)大臂所在機(jī)件的線(xiàn)性長(zhǎng)度為 la 。 導(dǎo)套的具體結(jié)構(gòu)可根據(jù) h 值的大小做成長(zhǎng)的套管，或用兩個(gè)相距很近的短套管。 2秒 ) ?? — 手臂回轉(zhuǎn)的角速度差 (弧度 /秒 )， t? — 啟動(dòng)時(shí)所需的時(shí)間 (秒 ) ； cJ — 零件對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (公斤 旋轉(zhuǎn)按照旋轉(zhuǎn)變換張量來(lái)表示。計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成為人們代替或部分代替樣機(jī)制作、工藝試驗(yàn)，以獲取所需數(shù)據(jù)結(jié)果并最終完成對(duì)產(chǎn)品的性能 測(cè)試及驗(yàn)證的有力技術(shù)手段。 以上三種基本型式的機(jī)械手各有特點(diǎn)，但在基本尺寸相同的情況下，如當(dāng)手臂長(zhǎng)度和機(jī)體高度相等時(shí)，應(yīng)比較哪一種機(jī)械手能達(dá)到的動(dòng)作范圍為最大，以便于在工作中加以有效的利用。 (4)手臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作 。 （ 2）連續(xù)軌跡控 制型機(jī)械手 這種機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間的任意連續(xù)曲線(xiàn)。它是一種能獨(dú)立工作的自動(dòng)化裝置。這種方式適用于順序、位置、時(shí)間、速度等必須同時(shí)控制的場(chǎng)合，即連續(xù)控制的情況下使用?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電機(jī)作為動(dòng)力，用大減速比減速器來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)則用電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu) 。為了使機(jī)械手能夠正確地工作，手臂的三個(gè)自由度都需要精確地定位。 隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和企業(yè)對(duì)自動(dòng)化水平要求的不斷提高 , 將為焊接機(jī)器人市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)提供一個(gè)良好的平臺(tái) , 也將為新松公司機(jī)器人應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的拓展帶來(lái)前所未有的機(jī)遇。 目前世界上已有七十多種數(shù)萬(wàn)個(gè)焊接機(jī)器人在各種生產(chǎn)線(xiàn)上從事焊接操作。 本文對(duì)機(jī)器人的產(chǎn)生發(fā)展及前景展望進(jìn)行分析， 主要利用 CATIA 對(duì)機(jī)械手設(shè)計(jì)并進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，介紹了基于 CATIA設(shè)計(jì)三維零件的操作方法及運(yùn)動(dòng)分析插件 cosmosmotion 基本功能。對(duì)于 CATIA制圖軟件主要介紹了其產(chǎn)生和發(fā)展的歷史以及應(yīng)用前景，具體介紹 了零件三維制圖的操作方法和運(yùn)動(dòng)過(guò)程，展示了 CATIA強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)仿真功能。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。 當(dāng)前焊接機(jī)器人的應(yīng)用迎 來(lái)了難得的發(fā)展機(jī)遇。傳輸裝置則已發(fā)展為采用無(wú)人駕駛的更具柔性化的感應(yīng)導(dǎo)向小車(chē)。 液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)油缸、閥、油泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。 機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于動(dòng)作固定的場(chǎng)合。 插銷(xiāo)板適用于需要迅速改變程序的場(chǎng)合。故又稱(chēng)之為重復(fù)型機(jī)械手。它的手臂可作伸縮，左右和上下移動(dòng)，按直角坐標(biāo)形式 X， Y， Z 只個(gè)方向的直線(xiàn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，其工作范圍可以是一個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，二個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或三個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。關(guān)節(jié)式機(jī)械手，早在四十年代就在原子能工業(yè)中得到應(yīng)用，隨后在開(kāi)發(fā)海洋中應(yīng)用，有一定的發(fā)展前途。當(dāng)通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，又要回頭修改設(shè)計(jì)并再用樣機(jī)驗(yàn)證。 (2).易學(xué)、易用，操作過(guò)程直觀、簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。 其次研究一下保持夾持矢量 8G 的工作姿勢(shì)會(huì)變成什么樣子。 2秒 ) 2?gGJo ? ? — 手臂回轉(zhuǎn)半徑〔重心到回轉(zhuǎn)中心的距離 )(米 )； G— 手臂運(yùn)動(dòng)件的重量 (公斤 )。流程如圖 4— 1 ,由圖可知對(duì)仿真實(shí)體的模擬加載與仿真分析 ,旨在對(duì)樣機(jī)的整體動(dòng) 態(tài)性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化 ,從而達(dá)到縮短物理樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)時(shí)間 ,降低試驗(yàn)成本 ,加快研究進(jìn)程的目的。角 β 為小臂與大臂所在直線(xiàn)所成 夾角 ,順時(shí)針為負(fù)逆時(shí)針為正。 熟練掌握 CATIA 的三維建模和動(dòng)態(tài)仿真與其他三維動(dòng)態(tài)仿真軟件的差別，掌握了使用CATIA在汽車(chē)與航空方面 的基本流程。其中 l = al os ( Vα t) +bl cos ( Vβ t ) + cl cos ( Vγ t) , h =al sin ( Vα t) + bl sin ( Vβ t) + cl sin ( Vγ t) + h1 ,然后瞬時(shí)加速度及相關(guān)的數(shù)據(jù)也可得出。 圖 4— 3 六自由度機(jī)器人簡(jiǎn)化模型 圖 4— 3為六自由度機(jī)械手簡(jiǎn)化模型 ,以基座底面圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)立三維坐標(biāo)系。 導(dǎo)套對(duì)升降立柱的作用力如圖示 1R 和 2R .根據(jù)升降立柱的力平衡條件 : 1R = 2R ?總GhR ?1 總GRR h21 ??? fh2f22 1121 總總 GRFFFG ?????? （ ） 所以 ?f2h? 17 f為摩擦系數(shù)，一般為 f= 則 ??h （ ） 上式即為升降導(dǎo)向立柱不自鎖的條件。米 對(duì)于初始狀態(tài)而分別向著 i、 j、 k方向的矢量上，則分別在右上角添上 i、 j、 k。借助于這項(xiàng)技術(shù)，工程師們可以在計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的虛擬模型，伴之以三維可視化處理，模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，并根據(jù)仿真的結(jié)果來(lái)精化和優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如需要大的轉(zhuǎn)動(dòng)角，則宜采用擺動(dòng)油缸。 (3)少手臂上下 。絕大部分機(jī)械手是點(diǎn)位控制型。它能對(duì)不同物件完成多種動(dòng)作，具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯浴? 集中存貯是將各種控制因素的信息全部存貯于一種存貯裝置內(nèi)，如磁帶、磁鼓等。 電氣驅(qū)動(dòng)采用的不多。手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并運(yùn)送到 8 所需要的位置上。保證了公司的產(chǎn)品技術(shù)水平始終與世界先進(jìn)水平同步 , 為廣大客戶(hù)提供最大增值服務(wù) , 形成了以機(jī)器人和先進(jìn)裝備為主體的核心技術(shù) , 從而具有較強(qiáng)的綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)在未來(lái)的五年中 , 日本焊接機(jī)器人的產(chǎn)值將迅速增長(zhǎng)。它對(duì)于在實(shí)際工作中機(jī)器人行走路徑的生成、工作空間防止碰撞等具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 重點(diǎn)分析了六自由度機(jī)械手的三維建模和建模后運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃的實(shí)現(xiàn) 關(guān)鍵詞 ： CATIA 。尤其在高溫、高壓、粉塵、嗓音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人的價(jià)格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動(dòng)力成本不斷上升，我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，需要提升加工手段，提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，這一切預(yù)示著機(jī)器人應(yīng)用及發(fā)展前景空間巨大。對(duì)未來(lái)大量采用焊接機(jī)器人的生產(chǎn)企業(yè) , 在高技術(shù)、高質(zhì)量、低成本條件下必將獲得高速發(fā)展 , 真正實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌 ,也必將為民族工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的生機(jī)。它利用油缸、油馬達(dá)加齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，利用擺動(dòng)油缸、油馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。換一種程序只需抽換一種插銷(xiāo)板就可，而同 9 一插件又可以反復(fù)使用。 3 智能機(jī)械手具有較高的判斷能力，它以光敏元件模擬人的“眼睛”，以聲敏元件模擬人的“耳朵”，以熱電偶和電阻應(yīng)變儀模擬人的“皮膚”的冷熱感覺(jué)和觸覺(jué)，以電子計(jì)算機(jī)模擬人的“大腦”。 如在 X、 Y、 Z 三個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向上各具有 A、 B、 C 三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即構(gòu)成六個(gè)自由度。 11 關(guān)節(jié)式機(jī)械手有大臂和小臂的擺動(dòng)，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。只有通過(guò)周而復(fù)始的設(shè)計(jì) 試驗(yàn) 設(shè)計(jì)過(guò)程，產(chǎn)品才能達(dá)到要求的性能。 (3).完全漢化，使用過(guò)程中無(wú)任何語(yǔ)言障礙。用 a*表示工件的姿勢(shì)，設(shè)其初始值為 *0a 。 計(jì)算 cJ 時(shí)，可把形狀復(fù)雜的零件分成幾種形狀 細(xì)棒： 221212 lgGlmJ c ?? 圓柱體： )3(12)3(12 2222 RlgGRlmJ c ???? 16 圓盤(pán)： 2222 RgGRmJ c ?? 長(zhǎng)方體： )(12)(12 2222 bagGbamJ c ???? 偏重力矩的計(jì)算 偏重力矩就是手臂懸伸部分的全部零件重量 (作用在各自的重心上 )對(duì)手臂回轉(zhuǎn)中心的靜力矩 eM 。 仿真實(shí)體的繪制 六自由度機(jī)械手不是很復(fù)雜的機(jī)構(gòu) ,CATIA軟件建立三維模型并不太困難 ,用 CATIA 強(qiáng)大CATIA數(shù)字化模型 模型導(dǎo)入 導(dǎo)入成功？ 添加復(fù)雜約束力 仿真分析 是否符合實(shí)際？ 模型優(yōu)化 是 否 是 否 29 的三維設(shè)計(jì)能力利用拉伸、陣列和切除等功能將模擬機(jī)器人的各零部件分別繪制出來(lái) ,然后根據(jù)同軸、共面等幾何約束關(guān)系將幾個(gè)零部件裝配起來(lái)可以得到六自由度機(jī)械手的裝配圖。角 γ 為手抓與小臂所在直線(xiàn)所成夾角 ,順時(shí) 針為負(fù)逆時(shí)針為正。 隨著對(duì)機(jī)械手研究的不斷深入和機(jī)械手領(lǐng)域的不斷拓展，機(jī)械手仿真系統(tǒng)作為機(jī)器人設(shè)計(jì)和研究的安全可靠，靈活方便的工具，在本領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速為 Vφ 則瞬時(shí)速度 Vx = dl/dt , Vy