【導(dǎo)讀】同前三十年相比。如今這一轉(zhuǎn)變的跨越難度更大，尤其是“十二五”我國(guó)制。造業(yè)將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。主要問(wèn)題是競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，表現(xiàn)為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的和高附。在產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中的地位。其出路之一便是加快企業(yè)信息。能化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化等，無(wú)一不與數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。它將引發(fā)了一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命。20世紀(jì)50年代，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)開(kāi)辟了制造裝備的新紀(jì)元[3]。的產(chǎn)生和發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)控的廣泛應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床得到廣泛應(yīng)用和提高。STL文件，驅(qū)動(dòng)快速成型機(jī)加工出新零件。在20世紀(jì)90年代中期．通過(guò)并聯(lián)機(jī)構(gòu)與數(shù)控技術(shù)的結(jié)。但從目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，并聯(lián)機(jī)床還不能成為數(shù)控。精密科學(xué)儀器、精密數(shù)控裝備等數(shù)字裝備為代表的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需裝備。其主要目標(biāo)都是開(kāi)發(fā)具有智能化和柔性化的新一代開(kāi)放式數(shù)控系。向發(fā)展，如產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校核，直接傳送給數(shù)控機(jī)床完成加工。面臨全球競(jìng)爭(zhēng)提供了契機(jī)。

　　

【正文】 器人，會(huì)出現(xiàn)如圖綠色箭頭，拖動(dòng)箭頭，機(jī)器人會(huì)沿該方向移動(dòng)。 40 圖 54 IRB_1400型機(jī)器人 同理，我們進(jìn)入 “ ROBOLLB” 庫(kù)，點(diǎn)擊 YAMAHA，圖 55 所示對(duì)話框右側(cè)列表中會(huì)顯示 YAMAHA 公司所有型號(hào)機(jī)器人，拖動(dòng)滑塊，尋找 YAMAHA_II_DEFAULT 型，雙擊YAMAHA_II_DEFAULT，選擇放置位置，如圖 56所示，所選機(jī)器人就添加進(jìn)來(lái)了。 圖 55 YAMAHA 產(chǎn)品列表 41 圖 56 YAMAHA_II_DEFAULT 機(jī)器人 同理，我們進(jìn)入 “ ROBOLLB” 庫(kù)，點(diǎn)擊 FAUNC，圖 57 所示對(duì)話框右側(cè)列表中會(huì)顯示 FAUNC 公司所有型號(hào)機(jī)器人，拖動(dòng)滑塊，尋找 Faunc_GenV_rtu_17 型，雙擊Faunc_GenV_rtu_17，選擇放置位置，如圖 58所示，所選流水線就添加進(jìn)來(lái)了。 圖 57 FAUNC列表 42 圖 58 Faunc_GenV_rtu_17 同理，我們進(jìn)入 “ ROBOLLB” 庫(kù)，點(diǎn)擊 FAUNC，圖 59 所示對(duì)話框右側(cè)列表中會(huì)顯示 FAUNC 公司所有型號(hào)機(jī)器人，拖動(dòng)滑塊，尋找 FANUC_M710_SEDSLUNG_DUAL型，雙擊 FANUC_M710_SEDSLUNG_DUAL，選擇放置位置，如圖 510所示，所選流水線就添加進(jìn)來(lái)了。 圖 59 FANUC_M710_SEDSLUNG_DUAL 列表 43 圖 510 FANUC_M710_SEDSLUNG_DUAL 同理，我們進(jìn)入 “ ROBOLLB” 庫(kù)，點(diǎn)擊 COMAU，圖 511 所示對(duì)話框右側(cè)列表中會(huì)顯示 COMAU 公司所有型號(hào)機(jī)器人，拖動(dòng)滑塊，尋找 COMAU_SNAP 型，雙擊COMAU_SNAP，選擇放置位置，如圖 512 所示，所 選流水線就添加進(jìn)來(lái)了。 圖 511 COMAU 列表 44 圖 512 COMAU_SNAP 6 創(chuàng)建仿真 上面已經(jīng)建立裝配線模型，此部分的目的是建立一個(gè)仿真流程，實(shí)現(xiàn)仿真流程建立、流程修改等。 1. 打開(kāi)面板：開(kāi)始→加工的數(shù)字流程→ DPM Assembly Process Simulation，打開(kāi)如圖 61 所示的界面。 圖 61 Assembly Process Simulation 界面 2. 導(dǎo)入組件。 插入→ Insert Product，這里將前面做好的零部件和生產(chǎn)線導(dǎo)入。為了更好的區(qū)分 Product List 中的各個(gè)分支，可以將相應(yīng)的分支重新命名， DELMIA 支持在模 45 型樹(shù)中使用中文字符。如圖 62所示。 圖 62 模型導(dǎo)入及模型重命名 3. 定義 Device Move。 點(diǎn)擊圖標(biāo) ，然后左鍵點(diǎn)擊模型樹(shù)上的 Process List，再選擇“流水線”分支下的“零部件”，將彈出如圖 63所示的對(duì)話框。在 DOF Controls 框中，定義“零部件”零件的旋轉(zhuǎn)角度為 90度，步進(jìn)值設(shè)為默認(rèn)，然后點(diǎn)擊 Create Activity 按鈕，在模型樹(shù) Process 下添加一個(gè)動(dòng)作，如圖 64 所示。 圖 63 Jog對(duì)話框 46 圖 64 添加一個(gè) Move Joint Activity 4. 創(chuàng)建一個(gè) Grab Activity。 先導(dǎo)入一個(gè)零件作為被 Grab 的對(duì)象，然后點(diǎn)擊圖標(biāo) ，再點(diǎn)擊模型樹(shù) Process，則彈出如圖 65所示的對(duì)話框，同時(shí)在模型樹(shù)中多了一個(gè) Grab Activity 分支，先選擇“流水線”作為 Part used to perform grab 對(duì)象，然后選擇后導(dǎo)入的對(duì)象 Product4作為被 Part(s) to grab 的對(duì)象。 圖 65 Grab Activity 對(duì)話框 5. Create a Viewpoint Activity。 點(diǎn)擊圖標(biāo) ，然后點(diǎn)擊模型樹(shù)上的 Process，則在模型樹(shù)中添加了一個(gè) Change viewpoint 節(jié)點(diǎn)。 6. Create a Move Activity。 點(diǎn)擊圖標(biāo) ，然后點(diǎn)擊模型樹(shù)上的 Process，則在模型樹(shù)上添加了一個(gè)DNBAsyMotionActivity 節(jié)點(diǎn)，同時(shí)彈出一個(gè)預(yù)覽界面、 Edit Shuttle 對(duì)話框和操縱工具條。然后選擇需要 Move 的模型，這里選擇“流水線”，在預(yù)覽界面中將出現(xiàn)流水線。如圖 66所示。 47 圖 66 Create a Move Activity 界面 接受 Edit Shuttle 對(duì)話框中的默認(rèn)值，則彈出一個(gè) Recorder 工具條、 Track 對(duì)話框和播放器工具條。如圖 67所示。修改 Track 面板中的 Time 或者 Speed 的值，可以改變路徑中兩個(gè)點(diǎn)之間的運(yùn)行時(shí)間和速度。 圖 67 Recorder 工具條、播放器工具條、 Track 對(duì)話框 此時(shí)，可以通過(guò)拖動(dòng)羅盤(pán)的各個(gè)邊來(lái)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)“流水線”，或則點(diǎn)擊操縱工具條上的圖標(biāo) ，彈出如圖 68所示的“用于羅盤(pán)控制的參數(shù)”對(duì)話框，通過(guò)輸入?yún)?shù)來(lái)控制“流水線”移動(dòng)具體和旋轉(zhuǎn)角度。 48 圖 68 羅盤(pán)參數(shù)控制面板 所有 點(diǎn)記錄完成之后，即可點(diǎn)擊 Track 面板中的確定按鈕，完成運(yùn)輸流水線的移動(dòng)路徑定義。 點(diǎn)擊 Process Simulation 圖標(biāo) ，彈出 Process Simulation 工具條和Simulation Control 工具條，點(diǎn)擊 Process Simulation 工具條上的播放按鈕，即可播放整個(gè)仿真過(guò)程。 7. 修改 Process 中各個(gè)動(dòng)作的串行與并行狀態(tài)。 在模型樹(shù)中點(diǎn)擊 Process，然后點(diǎn)擊圖標(biāo) ，打開(kāi) Process 的 PERT 圖，如圖 69所示。 圖 69 Process PERT Chart 在圖 610 中， Device Move Activity 和 Grab Activity 是并行的，如果希望這 49 兩個(gè)動(dòng)作變?yōu)榇?，?Device Move Activity 處于 Grab Activity 前面，首先要?jiǎng)h去連接 Device Move Activity 和 Stop、 Start 和 Grab Activity 之間的箭頭，得到如圖 611 所示的狀態(tài)。 得到如圖 611 所示的結(jié)果后，需要將 Device Move Activity 和 Grab Activity連接起來(lái)。點(diǎn)擊圖標(biāo) ，然后先點(diǎn)擊 Device Move Activity，再點(diǎn)擊 Grab Activity，這樣就得到如圖 612所示的結(jié)果。 圖 611 刪除部分聯(lián)系之后的 PERT 圖 圖 612 修改了動(dòng)作順序之后的 PERT 圖 8. 通過(guò)甘特圖修改各個(gè)動(dòng)作持續(xù)的時(shí)間。 50 先在模型樹(shù)中選擇 Process，然后點(diǎn)擊圖標(biāo) ，打開(kāi)如圖 613所示的界面。此時(shí)，如果想修改某個(gè)動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間，可以通過(guò)雙擊相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)修改，也可以通過(guò)改變甘特圖中時(shí)間條的長(zhǎng)短來(lái)修改。另外，通過(guò)改變甘特圖中各個(gè)時(shí)間條的位置，可以使動(dòng)作提前活滯后發(fā)生。 圖 613 Process 的甘特圖 9. 逆序過(guò)程設(shè)置。 在 Process 樹(shù)中，我們可以選擇將所有的 Process 逆序，也可以只選擇某個(gè)分支Process 進(jìn)行逆序 ,此功能可以將一個(gè) Process 的運(yùn)行完全逆序。點(diǎn)擊圖標(biāo) ，彈出如圖 614所示的對(duì)話框，此時(shí)我們可以選擇對(duì)整個(gè) Process 進(jìn)行逆序，或者是對(duì)某個(gè)選定的移動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行逆序。 圖 614 Reverse 對(duì)話框 10. 視點(diǎn)修改。 在模型樹(shù)中選擇需要改變的視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，雙擊回到初始設(shè)置狀態(tài)，然后調(diào)整視點(diǎn)， 51 完成之后雙擊該視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)即完成了視點(diǎn)變換修改。在 Process 中我們可以插入多個(gè)不同的 Viewpoint，然 后在 Process PERT 中修改他們的位置，這樣在整個(gè) Process 中即可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景變換。 11. 創(chuàng)建成的裝配線 最終如圖 615 所示整條數(shù)字工廠流水線圖，仿真見(jiàn)附件中動(dòng)畫(huà)演示。 圖 615 流水線圖 7 DPM 工藝仿真 人機(jī)工程學(xué)是研究“人一機(jī)一環(huán)境 系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決該系統(tǒng)中的效能、健康問(wèn)題提供理論與方法的科學(xué)。該學(xué)科在發(fā)展過(guò)程中，逐步打破了各學(xué)科之間的界限，并有機(jī)地融合了各相關(guān)學(xué)科的理論，不斷地完善自身的基本概念、理論體系、研究方法以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，從而 形成了一門(mén)研究和應(yīng)用范圍都極為廣泛的綜合性邊緣學(xué)科。人機(jī)工程學(xué)從人本身和系統(tǒng)的角度出發(fā)，研究人的特性以及人機(jī)關(guān)系，為產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)提供相關(guān)的理論和方法。人機(jī)學(xué)工程學(xué)對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)的作用可以概括為以下幾個(gè)方面 【 8】 。 52 1)尺寸合理性 應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、體重、體表面積、比重、重心，以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的發(fā)力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人 體機(jī)能特征參數(shù)：分析人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)以及肢體感覺(jué)器官的機(jī)能特征，分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力，探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。人體工程學(xué)的研究，為產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)全面考慮“人的因素 提供了人體結(jié)構(gòu)尺度，人體生理尺度和人的心理尺度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可有效地運(yùn)用到交通類(lèi)產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)中去。 工具產(chǎn)品摘果器的設(shè)計(jì)就要考慮產(chǎn)品的使用環(huán)境，人體的操作尺寸及心理尺度，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品符合使用環(huán)境和人的心理尺度。 數(shù)字工廠提供一系列的人體仿真模 擬和人性因素（ HF）工具的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)于人員及其制造、安裝、操作和維護(hù)的產(chǎn)品之間的關(guān)聯(lián)，直觀易懂并且方案最優(yōu)化。 機(jī)器人仿真驗(yàn)證，用于機(jī)器人工作單元的設(shè)計(jì)、評(píng)估和離線編程。機(jī)器人操作模擬解決方案和機(jī)器人系列工具產(chǎn)品，一體化集成了真實(shí)環(huán)境機(jī)器人和外圍設(shè)備、運(yùn)動(dòng)屬性、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、動(dòng)力科學(xué)和輸入 /輸出邏輯理論，可以產(chǎn)生精確的仿真模擬和程序。最優(yōu)化機(jī)器人的位置運(yùn)動(dòng)和周期時(shí)間。 1. 創(chuàng)建機(jī)器人任務(wù)，根據(jù)裝配要求，讓機(jī)器人自動(dòng)自動(dòng)完成裝配任務(wù)； 2. 示教機(jī)器人任務(wù)，根據(jù)餅圖調(diào)整裝配工具的位置，修改任務(wù)； 3. 調(diào)整路徑，插入通過(guò)點(diǎn)，避免運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的干涉，并對(duì)路徑優(yōu)化； 4. 設(shè)定機(jī)器人在不同的運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)速度、軌跡精度； DELMIA/Human面向人機(jī)分析提高了工業(yè)上第一個(gè)和虛擬環(huán)境完全集成的商用人體工程模型。 可以在虛擬環(huán)境中快速建立人體運(yùn)動(dòng)原型，并對(duì)設(shè)計(jì)的作業(yè)進(jìn)行人體工程分析。人體工程學(xué)仿真包含了操作可達(dá)性仿真、人體工學(xué) /安全性仿真。 53 DELMIA/Human提供了 5種、 50個(gè) 95百分位的男女人體模型，可以根據(jù)不同的人體模型輸入不同的參數(shù)，如性別、 體重和身高。這些 模型都帶有根據(jù)人體生物力學(xué)特性設(shè)定的反向運(yùn)動(dòng)特性。用戶(hù)可修改人體個(gè)部位的形體尺寸，以適應(yīng)各種人群和特殊仿真需求。 如圖 71所示，點(diǎn)擊“開(kāi)始”→“人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)與分析”→“ Human Builder ”，進(jìn)入人體建模模塊。 圖 71 進(jìn)入人體建模路徑 點(diǎn)擊 圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖 72所示新建人體對(duì)話框?？梢愿鶕?jù)工人的國(guó)籍、所需模型部位、參考點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)置。觀致工作人員一般為中國(guó)人，男性居多，而且我們進(jìn)行整體分析，所以建立整個(gè)模型。 如圖 73所示，選擇 65 百分位的男性作為建模對(duì)象，選擇姿態(tài)為站立。移動(dòng)鼠標(biāo)到繪 圖區(qū)域，單擊鼠標(biāo)左鍵，選擇放置，如圖 74 所示，人體模型出現(xiàn)在繪圖區(qū)域。 圖 72 人體類(lèi)型選擇 54 圖 73 人體參數(shù)設(shè)定 圖 73 建成的人體模型 CATIA v5人機(jī)工程仿真模塊可以仿真人體在特定的工作環(huán)境下的一些行為變化，如動(dòng)作的時(shí)間評(píng)估、工作姿態(tài)好壞的評(píng)估和疲勞強(qiáng)度的評(píng)估。系統(tǒng)可提供多種人體模型標(biāo)準(zhǔn)，可以詳細(xì)仿真工人在特定工作環(huán)境下的人機(jī)工程問(wèn)題。 并且，建立關(guān)于人體模型 的數(shù)據(jù)庫(kù)和良好的可視界面，進(jìn)行人體模型主要屬性的設(shè)置，分析人體可觸及范圍。 點(diǎn)擊 Pasture Editor按鈕 ，出現(xiàn)如圖 74所示人體編輯對(duì)話框。選擇對(duì)話框中需 55 編輯的人體部位，拖動(dòng)滑塊，即可進(jìn)行人體姿態(tài)調(diào)整。 75 人體姿態(tài)調(diào)整 如圖 76所示，人在該姿態(tài)下，極不舒服。 56 圖 77 人體舒適度分析結(jié)果 對(duì)人體各種姿態(tài)進(jìn)行分析，建議個(gè)百分位人體可達(dá)性，裝配維修是否方便，舒適性。如圖 77所示。 視野分析可以生成人的視野窗口，并隨人體的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)更新。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)此改進(jìn)產(chǎn)品的人體工學(xué)設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)產(chǎn)品的可維護(hù)性和可裝配性。功效分析可以對(duì)人體從一個(gè)公網(wǎng)到另一工位運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間，消耗能量自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。 57 77 人體運(yùn)動(dòng)范圍 在仿真環(huán)境下，系統(tǒng)自動(dòng)分析人力能夠包羅到的空間，如圖 78分析人體可以觸及的范圍和動(dòng)作時(shí)間，系統(tǒng)支持 MTM工時(shí)定額評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，快速分析動(dòng)作時(shí)間。同時(shí)，人體動(dòng)作的控