搜索Solid Edge及其二次開發技術在機器人設計中的應用
2013-05-23 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
孫一蘭 柳洪義 李麗娜 來源:萬方數據
關鍵字: 機器人設計 Solid Edge 二次開發 三維圖形仿真
在研究當前機器人設計的基礎上.結合三維圖形仿真技術、參數化設計思想和Active X技術,將Solid Edge三維GAD軟件及其二次開發技術應用于三維實體建模及機器人運動仿真、離線示教、在線觀測等機器人設計的各個環節中。并以筒壁打磨機器人的設計為例,演示其實現方法與結果。
0前言
機器人設計是一門集中了機械工程、機器人運動學與動力學分析、計算機技術、自動控制理論等多學科領域的綜合性技術,而Solid Edge(以下簡稱SE)具有豐富的功能模塊及其強大的二次開發功能,可應用于三維實體建模及機器人運動仿真、離線示教、在線觀測等機器人設計的各個環節中。這不但簡化了機器人本體的設計工作,更為機器人的仿真和實驗提供了一個平臺。
1機器人的體系結構和SE在其中的應用
1.1機器人的體系結構
國際標準化組織(LS)定義:"機器人是一種自動的、位置可控的、具有多個軸的多功能操作機,能夠借助可編程操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置,以執行各種任務"。因此,機器人主要由機器人本體、控制器和軟件三大部分組成,其基本結構如圖l所示。
1.2 SE及其二次開發功能
SE是美國EDS公司推出的一款具有完整API接口的三維CAD軟件,利用微軟公司的Active X Automation技術.可采用多種開發工具如C、C++、Visual Basic等對其進行二次開發,得到功能更為強大使用更為簡便的應用軟件。例如SE自帶的簡單運動仿真模塊和Dynamic Designer/Motion for SE模塊,前者功能不夠完善,而后者需要單獨購買且使用復雜,通過二次開發,可以直接把用戶的路徑規劃程序作為SE中三維模型的約束條件,實現機器人運動仿真、離線示教、在線觀測等功能。
1.3 SE及其二次開發功能在機器人設計中的應用
針對機器人系統的結構和設計中存在的問題,主要用到三維建模、仿真與優化、離線示教、在線觀測等4個SE功能模塊及其二次開發功能,如圖2所示。
其中,任務規劃和軌跡規劃,雖不屬于SE應用,但其仿真和優化過程都是在SE及其二次開發環境中進行。
2應用實例
現以一種筒壁打磨機器人為例,說明具體的實現方法和結果。
2.1筒壁打磨機器人的實體建模
圖3所示為應用SE的Part和Assembly模塊制作的打磨機器人模型。
為了便于在設計中進行修改,采用了參數化設計思想,在VB環境中編寫應用程序,驅動Part模塊中的變量表來修改零件模塊尺寸,并形成零件庫,減少了大量重復性設計,其操作界面如圖4所示。
2.2筒壁打磨機器人運動仿真
機器人運動仿真是指機器人真正執行操作之前,以動態三維圖形直觀地顯示各單元的運動,以檢測整個作業過程,進行結構和運動學分析,優化規劃結果,離線示教和在線觀截。這些可以很好地由S}二次開發功能實現,即利用Active X Automation技術,由VB環境中開發的客戶程序(Client)驅動SE服務程序( Server),將用戶規劃的機器人各關節運動坐標作為約束條件,通過SE與VB的接口函數,驅動三維模型中的各運動單元進行仿真。操作者可以根據不同型號的打磨筒,設置直筒和圓筒段打磨速度和規劃方法,并顯示各關節軌跡規劃結果。圖5所示為打磨02型號筒壁時,各運動單元的軌跡規劃結果。
客戶程序中用到Get Transform,Put Transform、Check Interference 3個接口函數,其功能分別是:(1)獲取機器人各關節當前位置和位姿值;(2)按規劃數據賦予各關節下一時刻位置和位姿值;規劃數據或示教點數據通過這2個函數驅動SE中的三維模型仿真。(3)仿真過程中進行碰撞檢側,顯示并記錄碰撞零件、位置等數據,如圖6所示。
下面是Client中的主要程序段:
3總結
SE功能模塊及其二次開發技術應用于機器人設計中,既簡化了傳統的本體設計方式,又增加了新的三維運動仿真和離線示教功能,模擬了實際工作情況,檢測了規劃的合理性、可行性。通過在筒壁打磨機器人設計中的應用,驗證了SE及其二次開發功能對于機器人建模、規劃、觀測和提高設計效率都有著重要的意義。
相關標簽搜索：Solid Edge及其二次開發技術在機器人設計中的應用 AutoCAD培訓 AutoCAD培訓課程 AutoCAD圖紙設計 AutoCAD在線視頻 AutoCAD技術學習教程 AutoCAD軟件教程 AutoCAD資料下載 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓 Abaqus培訓 Autoform培訓
