【正文】 制了兩個(gè)機(jī)器人仿真軟件包 AutoMod 和 AutoGram ，AutoGram 是利用 GPSS 仿真語(yǔ)言的建模軟件， AutoMod 是圖形顯示 軟件。 Deneb 公司開(kāi)發(fā)了 IGRIP 軟件，它主要用于工作站設(shè)計(jì)和離線編程。 SRI 國(guó)際部研制了仿真軟件包 RCODE，它具有幾乎實(shí)時(shí)的碰撞檢測(cè)功能，西德 Kadsruke 大學(xué)建立了機(jī)器人仿真系統(tǒng) ROSI 和 ROS2。法國(guó) LAMM 開(kāi)發(fā)了 CARO 系統(tǒng)，它主要強(qiáng)調(diào)三維數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)，快速性及能在小機(jī)器上運(yùn)行是其追求的目標(biāo)。以色列 OSHAP 公司推出了 ROBCAD，它主要用于工作站設(shè)計(jì)和離線編程， 并能將程序下裝到系統(tǒng)內(nèi)。 國(guó)內(nèi)從 80 年代后期起，許多單位也開(kāi)始從事機(jī)器人仿真技術(shù)的研究工作。在國(guó)家高技術(shù)計(jì)劃自動(dòng)化領(lǐng)域智能機(jī)器人中 ，清華大學(xué)、 浙江大學(xué)、沈陽(yáng)自動(dòng)化所及上海交大等單位承擔(dān)了機(jī)器人系統(tǒng)仿真的研制任務(wù)，取得了多項(xiàng)研究成果。哈工大、 32 北航、國(guó)防科大等單位承擔(dān)了機(jī)器人機(jī)構(gòu)仿真的任務(wù)，最后也研制成功一個(gè)大型的機(jī)器人仿真軟件。 DELMIA 介紹 DELMIA 解決方案涵蓋汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)動(dòng)機(jī)、總裝和白車(chē) 身 （ BodyinWhite），航空領(lǐng)域的機(jī)身裝配、維修維護(hù)，以及一般制造業(yè)的制造工藝。使用戶利用數(shù)字實(shí)體模型完成產(chǎn)品生產(chǎn)制造工藝的全面設(shè)計(jì)和校驗(yàn)。 DELMIA 數(shù)字制造解決方案建立于一個(gè)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品、工藝與資源組合模型（ PPR）上，此模型使得在整個(gè)研發(fā)過(guò)程中可以持續(xù)不斷地進(jìn)行產(chǎn)品的工藝生成和驗(yàn)證。通過(guò) 3D 協(xié)同工作， PPR 能夠有效地支持設(shè)計(jì)變更，讓參與制造設(shè)計(jì)的多個(gè)人的每一個(gè)人能隨時(shí)隨地掌握目前的產(chǎn)品（生產(chǎn)什么）、工藝與資源（如何生產(chǎn)）?；?PPR 集成中樞的所有產(chǎn)品緊密無(wú)縫地集成在一起，涵蓋了各種工藝的各個(gè)方面，使基于制造的專業(yè)知識(shí)能被提取出來(lái)，并讓最佳的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)得以重復(fù)利用。 DELMIA 在提供給用戶技術(shù)與協(xié)同工作環(huán)境兩方面，不斷創(chuàng)新進(jìn)步，以更好地?cái)?shù)字化定義產(chǎn)品的制造過(guò)程。隨著產(chǎn)品的持續(xù)改善，客戶通過(guò)使用 DELMIA 解決方案，能夠 大大地提高生產(chǎn)力、效率，在安全性和品質(zhì)方面得到最大的效益，并同時(shí)降低成本。 CATIA, ENOVIA 和 DELMIA 解決方案促進(jìn)了企業(yè)技術(shù)的改革 與創(chuàng)新，減少了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng) 力，維護(hù)了投資者的利益。 CATIA 提供產(chǎn)品的解決方案； DELMIA 提供工藝與資源的解決方案； ENOVIA 提供數(shù)據(jù)與工作流程的管理功能。三者的整合可以創(chuàng)建數(shù)字化產(chǎn)品生命周期管道，支持企業(yè)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)重用。 33 圖 DELMIA界面 DELMIA 仿真步驟 創(chuàng)建滾邊工作站 DELMIA 和 CATIA 一樣，均是達(dá)索公司的軟件，此前在 CATIA 上畫(huà)的三維圖能直接導(dǎo)入 DELMIA，而不需要經(jīng)過(guò)中間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。 將機(jī)器人，滾邊夾具系統(tǒng)，滾邊胎膜，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，門(mén)蓋數(shù)模，滾邊工具等通過(guò) Insert Resource 指令作為 Resource 插入到 PPR 結(jié)構(gòu)樹(shù)中，通過(guò)羅盤(pán)調(diào)整它們的位置。 為了方便安裝到生產(chǎn)單元中，每個(gè)組件必須有一個(gè)裝配或安裝坐標(biāo)，對(duì)于汽車(chē)各部件的坐標(biāo)原點(diǎn)位于車(chē)身零點(diǎn)，與車(chē)身相關(guān)的夾具、抓具或其他輸送設(shè)備的設(shè)計(jì)坐標(biāo)均與車(chē)身坐標(biāo)保持一致。在車(chē)間規(guī)劃時(shí)，首先定義車(chē)間的世界坐標(biāo)系，以世界坐 標(biāo)為參考，建立各個(gè)工作站的坐標(biāo)。 對(duì)于線體仿真，工作站可以參考整個(gè)車(chē)間布局來(lái)建立。以車(chē)身原點(diǎn)為工位原點(diǎn)，每個(gè)工作站按車(chē)間實(shí)際位置來(lái)進(jìn)行仿真布局。 對(duì)于孤立的工作站，若一臺(tái)機(jī)器人同時(shí)有多個(gè)工作對(duì)象，以機(jī)器人原點(diǎn)為工位原點(diǎn)；若一個(gè)工作對(duì)象有多臺(tái)機(jī)器人對(duì)其工作，則以工 件原點(diǎn)為工位原點(diǎn)。在本項(xiàng)目中每個(gè)工作站均為單臺(tái)機(jī)器人對(duì)兩個(gè)工 件進(jìn)行滾邊，故選擇機(jī)器人為工位原點(diǎn)， 34 以此為基礎(chǔ)來(lái)布置工件、夾具及其他相關(guān)工位器具。 機(jī)器人和回轉(zhuǎn)臺(tái)距離大致為2600mm。如圖 圖 滾邊 工作站 創(chuàng)建 TCP 35 圖 滾邊工具坐標(biāo)設(shè)定 為了能更方便地控制滾邊工具及機(jī)器人的姿態(tài)，在 DELMIA 中設(shè)置 TCP（工具中心點(diǎn)）。每個(gè)滾輪設(shè)置四個(gè) TCP，目的是 保證仿真用設(shè)備與實(shí)際設(shè)備的信息一致 及滾邊工藝過(guò)程中機(jī)器人的可達(dá)性及良好姿態(tài)。 滾邊工具需要準(zhǔn)確設(shè)定安裝中心坐標(biāo) BASE Frame 的位姿信息，之后通過(guò) Set Tool 指令將 BASE Frame 和機(jī)器人法蘭坐標(biāo)重合。那樣滾邊工具就能精確地安裝在機(jī)器人上了。如圖 設(shè)置 Tag KUKA 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)類型有 三種： ① PTP（點(diǎn)到點(diǎn)） — 工具沿最近的路徑運(yùn)動(dòng)到軌跡末點(diǎn)； ② LIN（直線） — 工具在規(guī)定的速度下沿直線運(yùn)動(dòng)； ③ CIRC（圓） — 工具在規(guī)定的速度下沿圓形軌跡運(yùn)動(dòng)。在機(jī)器人的工具移動(dòng)路徑上設(shè)置 Tag，使 TCP 經(jīng)過(guò)每個(gè) Tag，這樣機(jī)器人就能隨 TCP 一起按照用戶需要的路徑移動(dòng)。在每個(gè) Tag 之間的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)類型可以通過(guò)修改機(jī)器人的 Motion 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 Tag 數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要來(lái)制定，數(shù)量越多滾輪行走路徑越接近預(yù)期路徑，滾邊效果越好，但生產(chǎn)節(jié)拍會(huì)因此慢下來(lái)。 Tag 定好后，建立機(jī)器人的 Task，然后通過(guò) Add Tag 指令將機(jī)器 人動(dòng)作和 Tag連接起來(lái)，這樣機(jī)器人和滾邊工具一起就能沿 Tag連續(xù)運(yùn)動(dòng)了。 TCP Frame BASE Frame 36 圖 滾邊路徑上的 Tag 夾具和轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)建模 機(jī)器人在進(jìn)行滾邊工作時(shí)，滾邊工具會(huì)和夾具干涉相撞，因此有必要讓夾具打開(kāi)而避免這種情況發(fā)生。在 Device Building 模塊中 Device Building 工具條有建立機(jī)械裝置功能。首先選擇 Fixed Part，每套夾具把 BRACKET 和氣缸缸體作為 Fixed Part，然后定義約束類型，本設(shè)計(jì)采用的 TUNKERS 氣缸已經(jīng)把導(dǎo)桿的直線運(yùn)動(dòng)輸出為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故只要將 ARM、 CLAMP 和氣缸輸出桿等零件作為整體繞氣缸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。最后加一個(gè)角度驅(qū)動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)夾具的開(kāi)閉。 轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)建模則需在 DPM— Assembly Process Simulation 模塊下。首先，在 PPR 樹(shù)的 Process 下通過(guò) Insert Activity 指令插入一個(gè)動(dòng)作庫(kù)，然后使用 Create a Move Activity 指令將轉(zhuǎn)臺(tái)上半部分作為對(duì)象，通過(guò)羅盤(pán)旋轉(zhuǎn) 180 度，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中使用記錄器記錄轉(zhuǎn)臺(tái)的狀態(tài)，最后通過(guò) Process Simulation 指令就能看到轉(zhuǎn)臺(tái)上半部分的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)了。 連續(xù)運(yùn)動(dòng)仿真 之前建立的滾邊、夾具和轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)都是獨(dú)立的動(dòng)作，而設(shè)計(jì)輸出需要一套連續(xù)的仿真結(jié)果。進(jìn)入 Workcell Sequencing 模塊，使用 Insert Activity 指令在 PPR 樹(shù)的Process 下建立兩個(gè)動(dòng)作庫(kù)，因?yàn)閯偛迦氲膭?dòng)作是無(wú)順序的，需要對(duì)它們排一下先后順序，打開(kāi) PERT 圖表，在 PERT 圖表里將三個(gè)動(dòng)作排序，然后用 Link the selected activities 指令將各個(gè)動(dòng)作連接起來(lái)。如圖 37 圖 PERT圖表 用 Assign a product/resource 將第一個(gè)和第三個(gè)動(dòng)作庫(kù)和機(jī)器人建立連接。最后，選擇 Set an Active Task指令對(duì)第一個(gè)和第三個(gè)動(dòng)作指定一個(gè) Robot Task，通過(guò) Process Simulation 指令就能輸出連續(xù)的仿真工藝了。如圖 ,. 圖 連續(xù)運(yùn)動(dòng)仿真 a 38 圖 連續(xù)運(yùn)動(dòng)仿真 b 圖 連續(xù)運(yùn)動(dòng)仿真 c 結(jié)論 汽車(chē)工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)部門(mén)，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)自立和綜合國(guó)力的核心標(biāo)志，提高汽車(chē)工業(yè)的自主創(chuàng)新能力對(duì)加快工業(yè)化、提高國(guó)家工業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有戰(zhàn)略意義。 多 39 變的市場(chǎng)需求決定了小批量多 品種的生產(chǎn)模式，而汽車(chē)生產(chǎn)線的原來(lái)的設(shè)備成了 降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本、縮短開(kāi)發(fā)周期的瓶頸 ，本文針對(duì)門(mén)蓋線的包邊提出了機(jī)器人柔性滾邊技術(shù)，達(dá)到了柔性生產(chǎn)的目的。本文最終完成的成果有： （ 1） 介紹機(jī)器人柔性滾邊工藝在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，闡述機(jī)器人柔性滾邊系統(tǒng)在白車(chē)身門(mén)蓋柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線中的研究意義。 （ 2）針對(duì)門(mén)蓋的總成結(jié)構(gòu)，概述包邊類型，把傳統(tǒng)包邊工藝和機(jī)器人滾邊工藝進(jìn)行比較。 （ 3）使用 CATIA 畫(huà)出機(jī)器人滾邊系統(tǒng)三維模型，并詳細(xì)介紹系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。 （ 4）利用仿真軟件 DELMIA 對(duì)機(jī)器人柔性滾邊系統(tǒng) 進(jìn)行 仿 真驗(yàn)證 。 謝辭 本文是在尊敬的林巨廣教授的悉心指導(dǎo)下完成的。 感謝林老師提供給我這么好的學(xué)習(xí)環(huán)境，我為能在巨一這個(gè)大家庭而感到榮幸。相信總有一天民族裝備能超過(guò)國(guó)外裝備應(yīng)用在世界一流汽車(chē)生產(chǎn)線上。 感謝師兄任玉峰，夾具科科長(zhǎng)邱峰、程浩、蒙峰、趙琳、劉杜宇、鄭亮、賀向軍，仿真室張 婧慧 、張明東，電氣室付洋洋，你們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)深深地影響著我，謝謝你們對(duì)我的幫助。感謝牛趙龍，謝謝你認(rèn)真解答我提出的每個(gè)問(wèn)題。 感謝班主任張老師，謝謝您在大學(xué)四年不辭辛苦為我們奔波勞累，我們將永遠(yuǎn)不忘您的恩情，謝謝您在我們學(xué)習(xí)生活中的指導(dǎo) 和關(guān)心。 畢業(yè)論文是對(duì)大學(xué)四年知識(shí)的鞏固和延伸，畢業(yè)論文的完成也證明了我們是一位合格的合肥工業(yè)大學(xué)的學(xué)生，我們將不忘合肥工業(yè)大學(xué)“厚德、篤學(xué)、崇實(shí)、尚新”的校訓(xùn)，在今后的生活中把 合肥工業(yè)大學(xué) 的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。 由于 時(shí)間的倉(cāng)促及自身專業(yè)水平的不足 ，論文有不足的地方，希望各位老師同學(xué)批評(píng)指正。 [參考文獻(xiàn) ] [1]濮良貴 ,紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].西安：高等教育出版社， . 40 [2]王健強(qiáng)，張婧慧 .機(jī)器人滾邊技術(shù)及應(yīng)用研究 [J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備， 2021,6. 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