6.4.1 带导轨的焊接工作站仿真(例6-3)

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机器人导轨也称为机器人行走轴、滑台、直线导轨、机器人轨道、地轨等，是工业机器人工作站中常用的设备之一。机器人安装在导轨上后，能大大提高机器人的运动范围，提高工作效率。机器人导轨一般可设置为机器人的外部轴（第7轴），与机器人本体构造完整的运动系统。6.4.1带导轨的焊接工作站仿真下面通过具体实例来说明带导轨的焊接机器人工作站仿真方法和流程。【例6-3】采用PS软件进行带导轨的弧焊机器人工作站仿真。操作步骤如下。（1）打开PS软件，设置系统根目录，新建标准模式研究。单击菜单栏“建模”→“组件”→“插入组件”，弹出“插入组件”对话框，在系统根目录下，按住Ctrl键，单击选中IRB1600机器人（Irb1600.cojt）、弧焊焊枪（Arcgun.cojt）、导轨（Sliderail.cojt）、焊接工件（Weldpart.cojt），单击“打开”，完成上述组件的插入，构建带导轨的工业机器人弧焊工作站。通过“放置操控器”，将各组件移动到合适的位置，如图6-32所示。图6-32带导轨的机器人弧焊工作站6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（2）在图形窗口中右击机器人本体，在弹出的菜单中单击“安装工具”，将弧焊焊枪安装到机器人上。右击机器人本体，在弹出的菜单中单击“机器人调整”按钮，或者按“Alt+G”，弹出“机器人调整”对话框，拖动鼠标，观察机器人及焊枪是否跟随运动，以检查机器人定义及焊枪工具安装是否正确。6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（3）在对象树中单击选中导轨“Sliderail”，单击“设置建模范围”。单击“建模”→“布局”→“创建坐标系”→“在2点之间创建坐标系”，弹出“通过2点创建坐标系”，如图6-33所示，点选导轨滑台上部两条边的中点，在滑台上部的中心创建坐标系，按F2重命名为“sliderailbase”。图6-33通过2点创建坐标系6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（4）在对象树中单击选中导轨“Sliderail”，创建两个连杆“base”（下部滑轨）和“link1”（上部滑台），创建水平移动关节j1，如图6-34所示。图6-34定义导轨的运动学6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（5）在对象树中单击选中机器人“Irb1600”，按“Alt+R”，弹出“重定位”对话框，如图6-35所示。“从坐标系”设为机器人的基准坐标系，“到坐标系”设为“sliderailbase”，单击“应用”，将机器人移动到导轨的滑台中心。图6-35“重定位”对话框6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（6）单击菜单栏“主页”→“工具”→“附件”→“附加”，弹出“附加”对话框，如图6-36所示，附加对象选择机器人“Irb1600”，“到对象”设为“link1（上部滑台）”，单击“确定”，将机器人附加到导轨的滑台上。图6-36“附加”对话框6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（7）在图形窗口中右击机器人本体，在弹出的菜单中单击“机器人属性”，弹出“机器人属性”对话框，如图6-37所示。单击“外部轴”选项，单击“添加”，弹出“添加外部轴”，“设备”选择导轨，“关节”选择“j1”，单击“确定”，单击“关闭”。图6-37“机器人属性”对话框6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（8）单击菜单栏“工艺”→“连续”→“连续工艺生成器”，弹出“连续工艺生成器”对话框，如图6-38所示，选择“底面集”为焊缝的1个侧面，选择“侧面集”为焊缝的另1个侧面。设置“操作名称”“机器人”“工具”和“范围”，单击“确定”，创建弧焊连续工艺。单击“工艺”→“弧焊”→“投影弧焊焊缝”，弹出“投影弧焊焊缝”对话框，如图6-39所示，单击“项目”，完成弧焊焊缝的投影，操作树如图6-40所示。图6-38“连续工艺生成器”对话框

图6-39“投影弧焊焊缝”对话框图6-40操作树6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（9）在操作树中单击选中第1个位置点“Arc_Robotic_Op_1_ls1”，单击菜单栏“机器人”→“离线编程”→“设置外部轴值”按钮，弹出“设置外部轴值”对话框，如图6-41所示。单击左下角的“跟随模式”按钮，勾选“Sliderail-j1”，在“接近值”中输入“-1500”，按回车，机器人移动到第1个位置点。单击“导航至位置”右侧的“下一位置”按钮，设置“接近值”为0。继续单击“下一位置”按钮，设置“接近值”为1000。继续单击“下一位置”按钮，设置“接近值”为1500，单击“关闭”，完成外部轴值的设置。右击导轨，在弹出的菜单中单击“初始位置”，使导轨恢复初始位置。6-41“设置外部轴值”对话框6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（10）在操作树中右击弧焊操作“Arc_Robotic_Op”，在弹出的菜单中单击“设置当前操作”，或按“Shift+S”，将操作加入序列编辑器进行仿真。单击“正向播放仿真”按钮，观察到机器人姿态不理想，需要进行优化。在操作树中单击选中第1个位置点“Arc_Robotic_Op_1_ls1”，单击菜单栏“工艺”→“弧焊”→“焊炬对齐”，弹出“焊炬对齐”对话框，如图6-42所示，单击“跟随模式”，拖动鼠标调整机器人至合适姿态。

图6-42“焊炬对齐”对话框6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（11）按住“Ctrl”键，在操作树中单击“Arc_Robotic_Op_1_ls2”

“Arc_Robotic_Op_1_ls3”

“Arc_Robotic_Op_1_ls4”，单击菜单栏“操作”→“编辑路径”→“对齐位置”，弹出“对齐位置”对话框，如图6-43所示。在操作树中单击“Arc_Robotic_Op_1_ls1”，将其添加到“将所选位置对齐到”输入框，单击“确定”，完成姿态的调整。图6-43“对齐位置”对话框6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（12）在操作树中单击选中第1个位置点“Arc_Robotic_Op_1_ls1”，单击“操作”→“添加位置”→“在前面添加位置”，弹出“机器人Irb1600无法到达位置via”对话框，单击“确定”，弹出“机器人调整：Irb1600”对话框，单击“关闭”，添加新位置“via”。在操作树中单击选中“via”，单击菜单栏“机器人”→“离线编程”→“设置外部轴值”按钮，弹出“设置外部轴值”对话框，勾选“Sliderail-j1”，在“接近值”中输入“-1500”，按回车，单击“关闭”。在操作树中单击选中“via”，单击图形查看器工具栏中的“单个或多个位置操控”，弹出“位置操控”，单击“跟随模式”，单击平移“Z”轴，输入“100”，按回车键，单击“关闭”。6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（13）在操作树中单击选中最后位置点“Arc_Robotic_Op_1_ls4”，单击“操作”→“添加位置”→“在后面添加位置”，弹出“机器人Irb1600无法到达位置via1”对话框，单击“确定”，弹出“机器人调整：Irb1600”对话框，单击“关闭”，添加新位置“via1”。在操作树中单击选中“via1”，单击菜单栏“机器人”→“离线编程”→“设置外部轴值”按钮，弹出“设置外部轴值”对话框，勾选“Sliderail-j1”，在“接近值”中输入“1500”，按回车，单击“关闭”。在操作树中单击选中“via1”，单击图形查看器工具栏中的“单个或多个位置操控”，弹出“位置操控”，单击“跟随模式”，单击平移“Z”轴，输入“100”，按回车键，单击“关闭”。6.4.1带导轨的焊接工作站仿真（14）将机器人和导轨恢复为初始位置后，在操作树中单击选中“via1”，单击“操作”→“添加位置”→“添加当前位置”，按F2，将新位置重命名为“home”。此时，操作树如图6