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[原创] 6轴工业机器人运动仿真之装配序列

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大校

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发表于 2020-3-1 08:57:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
近几日有论坛的朋友问我早些时候做的6轴工业机器人仿真的问题,虽然我在论坛里面也讲了仿真的思路,但一些朋友可能还是没有搞明白,原先的模型太抽象,所以重新绘制了6轴机器人的模型,并给大家分享一下用装配序列完成这类仿真的做法,起一个抛砖引玉的作用。
本篇所绘制的6轴机器人模型参考原型为图1(网络图),使用软件版本UG10.0。因为是通过装配序列做仿真动画,所以6轴机器人需要以装配体的形式存在,本案例的思路是在一个文件里绘制完整的6轴机器人模型,并按6自由度分割成7部分,分别另存为单独的零件文件,每一部分都只显示所需的装配部件,而将其它分割部分隐藏到实体图层。将基座部分的模型零件作为装配体文件,而将其余6个零件作为组件插入到装配体文件中。
timg-2.jpg

图1建模参考图
为了简化建模,在草图中绘制图2所示草图(随便给的尺寸),然后用管道命令,得到一个弓形的管道,得到6轴机器人的雏形,再次建立草图,如图3所示,该曲线是为了分割前面的到模型,从而得到我们所需的6轴机器人的各个部分,分割后对个别多分割的部件做并集合操作,对各个部件分割边缘进行倒角,方便仿真的时候进行观察,如图4所示。
6轴机器人草图.gif
图2 建模草图
6轴机器人草图分割曲线.gif
图3 分割曲线
6轴机器人模型.gif
图4 分割后的各个部件
至此我们就得到了6轴机器人所需的7部分零件,将该文件另存为7个文件,本案例将6轴机器人底座部分命名为robot,并作为装配体文件使用,其余6部分分别代表一个自由度的部件,按序号命名为f1,f2,……f6。每个文件都只保留各自自由度部分,将其它部分隐藏至不可见图层。
打开底座robot文件,将机器人其余6部分组件添加到文件中,然后分别对每两个部件间添加装配约束。每个回转自由度需要添加两个约束,即接触对齐(自动判断中心/轴)和接触对齐(接触)。添加这两个约束后,该关节处的自由度为1,同理添加其它关节各处,会得到一个6自由度(均为旋转副)的工业机器人装配体。
通过移动组件命令,将机器人调整成图5所示的姿态,编辑执行端组件,添加图5所示的示意卡盘(抓物体用)。新建一个与卡盘尺寸相配的块组件(代表物体)并添加到装配体中,位置随机(机器人可及范围内)。
6轴机器人模型1.gif
图5 6轴机器人和块物体
接下来就要进入到装配序列动画部分,点击序列命令,新建序列,插入运动,会弹出录制组件运动的浮动工具栏,如图6所示。
录制组件运动工具栏.gif
图6 录制组件运动的浮动工具栏
对6轴机器人的仿真动画都是通过这个工具栏完成的,这里有一个很关键的操作就是要不断的根据需要调整坐标轴的中心,并通过拖拽坐标系达到控制机器人运动到所需的位置。选择一个组件后,工具栏第2 & 3图标高亮显示并可用,其分别代表移动对象和仅移动手柄。选定组件点击第2或3工具图标,会出现一个默认位置的坐标系,如图7所示,选定第2图标情况下,选中组件的所有运动都依该坐标系所在位置为基准进行,平移时,坐标系依附于被选组件一起平移,执行旋转操作时,所选组件的回转中心为该坐标系的原点。选定第3图标的情况下,坐标系移动,而被选组件不动,这样就方便我们根据需要调整坐标系的姿态。
step1.gif
图7 选定组件后的默认坐标系位置
假如要执行端的卡盘面平行于地面,仅需要旋转执行端后第二个关节,其回转轴平行于默认坐标系的X轴(绝对坐标系的Y轴),选图标3,点击坐标的原点,并捕捉到第二关节的圆心上面,然后在点击图标2,拖动坐标的角度,将执行端的卡盘旋转到所需的位置如图8所示。
step2.gif
图8 调整坐标系并调整机器人姿态
接下来的动作是要将卡盘移动到块的正上方,切换至俯视图,借助分析选项卡的测量角度工具,测量卡盘与块的夹角,如图9所示。这里我们分3步完成上述动作:
  • 用上述调整坐标系的方法,将坐标系的原点先移动至执行端的中心,然后旋转执行端,使得执行端与块的边平行,见图10。
  • 测量此时卡盘与块沿X向量的相对位移量,并将卡盘沿坐标系X向量移动所测的位移量;
  • 测量卡盘与块沿Y向量的相对位移量,并将卡盘沿坐标系Y向量移动所测位移量,见图11。

step3.gif
图9 测量相对转动的角度
step4.gif
图10 调整坐标系原点,并旋转卡盘
step5.gif
图11 测量卡盘与块沿X轴和Y轴分量的相对位移量
切换至主视图,同样的操作方法,先测量卡盘和块间的距离,然后将卡盘移动至块的上面,如图12所示。
step6.gif
图12 移动卡盘至块贴合面
接下来,我们需要完成抓取块,并整体移动至所需要的位置,同时选取卡盘和块即完成抓取,此后对物体的运动的操作都是两者一起完成,输送到目的后,再取消块的选择即完成放置动作。仿真动图如图13所示。
6轴机器人仿真1.gif
图13 装配序列仿真动图
以上的操作可以归结为三个主要步骤:
  • 调整坐标系原点;
  • 测量要移动的位移量;
  • 移动(旋转)选定组件。

以上就是使用装配序列制作仿真动画的基本步骤。
源文件链接:6轴机器人序列仿真  密码:m84i

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中尉

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发表于 2020-3-1 20:20:36 | 显示全部楼层
厉害,请问你做这个用的哪种函数step,poly还是AFU里面自建函数
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少校

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发表于 2020-3-1 20:42:59 | 显示全部楼层
我也喜欢运动仿真 但是仅限于喜欢
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上将

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发表于 2020-3-1 21:53:26 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享
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上尉

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发表于 2020-3-1 23:24:29 | 显示全部楼层
牛啊!!!太历害了!!!
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上尉

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发表于 2020-3-2 17:06:28 | 显示全部楼层
淡水河谷53 发表于 2020-3-1 20:20
厉害,请问你做这个用的哪种函数step,poly还是AFU里面自建函数

哥你想多了,用以上函数、表格函数确实能做,也能完成的很好,但楼主这个拿装配序列做的,没有复合运动(既转又移动),不用编函数了,简单一些。
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少尉

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发表于 2020-3-4 12:30:57 | 显示全部楼层
真厉害,新手表示很羡慕
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二级士官

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发表于 2020-3-4 22:00:51 | 显示全部楼层
这个用mcd来做很快就做好了!
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六级士官

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发表于 2023-6-25 16:03:19 | 显示全部楼层
感觉太难了,不知从何开始学习
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