典型工业机器人弧焊工作站系统的仿真

施工图的设计及建模施工图的设计及建模知识目标掌握工业机器人仿真程序导入方法掌握程序仿真方法掌握在ROBOGUIDE仿真软件中导入各种类型的数据模型的方法了解ROBOGUIDE仿真软件可以导入的数据模型类型技能目标能按照工艺要求和规范进行机器人工作站程序编写能正确导入/导出工业机器人仿真程序能够导入工业机器人弧焊工作站仿真布局素质目标培养学生沟通、协作能力。培养自主探索、善于观察的能力。任务情景某压力容器生产企业为了加快生产速度，提高生产效率，准备建立一条工业机器人弧焊工作站，前期已将完成了生产线的设计方案编写，现在需要在软件上对生产工艺进行模拟仿真，软件使用FANUC仿真软件ROBOGUIDE，请你写出程序并仿真调试。任务分析当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。利用计算机实现对于系统的仿真研究不仅方便、灵活，而且也是经济的。在本项目中，通过利用FANUC机器人配套的软件ROBOGUIDE进行仿真，也可以用VISIUALONE和PROCESS软件及进行仿真，具体选用哪款仿真软件，可根据自身具备的条件进行选用，本任务将以ROBOGUIDE作为案例进行讲解。知识准备仿真环境建立参照工作站布局图，在仿真软件中导入设备及已设计好的部件模型。工业机器人弧焊工作站仿真环境图知识准备工作站仿真仿真环境建立后，必须在仿真软件中按照工作站工艺流程编写相应的机器人程序才能够进行运动仿真。要进行真实的焊接，路径规划非常重要，它表征焊接过程中机器人行走的轨迹。机器人行走的方式不同焊接的质量都会受到影响，因此具备合理路径规划是进行焊接的前提。根据焊接技术的实际应用发现，再复杂的焊接路径无非是由若干个直线或者圆弧段所组成。因此能正确示教直线、圆弧程序非常重要。在焊接过程中，直线轨迹是应用最为广泛的焊接路径。在操作机器人过程中，要示教机器人走直线的方法很多，最简单的方法是采用两点走直线的方式。仿真示教直线路径程序工作站仿真知识准备两点示教示意图按照图示要求，对机器人进行示教，其具体步骤如下：1）如图所示器人手臂上的焊枪停于位置A处，记录此时点位，注意确保周围无障碍。2）制作工具坐标系，注意使机器人在Y轴方向上与直线平行，制作工具坐标的具体操作见项目二内容。3）单击示教盒上的“COORD”键切换机器人运行模式，确定运行模式为“关节坐标”，点动机器人运行至图中B点位置附近，记录此时点位。4）将机器人运行模式切换为“全局坐标”，在全局坐标模式下机器人将沿直线运动到P1位置，按下F2焊接开始快捷键或直接在指令中选择，调出“ArcStart[1]”命令。5）以与步骤四相同的方式运动到P2点，记录此时的坐标点位，按下F4焊接结束快捷键或直接指令选择，调出“ArcEnd[1]”命令，需注意的是方括号中的1与焊接开始处的1一致。6）以步骤三的方式返回到A位置，也可通过复制A点位置坐标的方式记录该点的坐标。仿真示教直线路径程序工作站仿真知识准备示教后的程序直线示教焊接程序（调用焊接条件文件）仿真示教直线路径程序工作站仿真知识准备示教后的程序：如上图所示，示教一个直线焊接程序相对较简单，像这样一个简单的程序，焊接条件设置的过程可以采用直接参数登录的方式，如图所示。仿真示教直线路径程序工作站仿真知识准备直线示教焊接程序（直接数值键入）相比直线路径，机器人在行走圆弧路径时则要复杂得多。FANUC机器人在设置圆弧路径的过程中采用了3点确定一个平面的方法，只要确定3点的坐标，机器人自动运算圆弧原心的坐标，这种方法可完成各种不同圆弧段的路径行走。仿真示教圆弧路径程序工作站仿真知识准备对机器人进行示教，其具体步骤如下：1）如图所示，将机器人焊枪移动到待机位置1（可选择任意的安全位置），记录此时的坐标点。需注意的是初学者在使用机器人过程中，经常将机器人的姿态调整到随意位置，这将使机器人在走圆弧路径时经常出现特异点而报警关停机器人，因此应将机器人摆正，可参考机器人零位位置。仿真示教圆弧路径程序工作站仿真知识准备圆形示教示意图仿真示教圆弧路径程序工作站仿真知识准备2）以任意形式移动机器人到图示2焊接开始位置附近，记录此时点位。3）以直线的方式移动机器人到图示3焊接开始位置附近，记录此时点位。4）制作工具坐标系，注意使机器人在X轴方向上与直线平行，制作工具坐标的具体操作见项目二内容。5）切换机器人为全局坐标系，以直线的方式运动到图示4焊接开始位置，按下F2焊接开始快捷键或直接在指令中选择，调出“ArcStart[1]”命令。仿真示教圆弧路径程序工作站仿真知识准备6）以任意模式移动到图示5位置，记录此时的点位，调节光标到点位上的“J”处，如图4-46所示，按下F4选择键调出画面4-47，选择3圆弧此时“J”变为“C”，并同步跳出点位P[…],此点位即为圆弧的结束点，只需将机器人移动到图4-45的6位置，在下方栏目中会出现位置记忆，按下“SHIFT+F3”完成位置记录，此时P[…]将变为有坐标的点位，如图4-48所示。仿真示教圆弧路径程序工作站仿真知识准备仿真示教圆弧路径程序工作站仿真知识准备图4-46关节坐标画面图4-47关节切换圆弧画面图4-48记录圆弧结束点7）以步骤6的方式再次进行从图4-45的6位置经8返回4位置，完成整个圆形示教，也可先返回4位置再经8到6完成整圆路径编制。8）按下F4焊接结束快捷键或直接指令选择，调出“ArcEnd[1]”命令。9）以关节的方式返回到图4-45的1位置，完成整个过程的示教操作。示教后的程序如图4-49所示。仿真示教圆弧路径程序工作站仿真知识准备仿真示教圆弧路径程序工作站仿真知识准备图4-49圆形示教程序任务思政党的二十大报告教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。持续加强教育先行的科学观念，大力巩固教育的基础性、先导性、全局性作用，牢牢依靠教育涵养人才第一资源、激发创新第一动力，加快造就一大批拔尖创新人才、数以千万计的高级专门人才和数以亿计的高素质劳动者，不断充盈国家人才储备库。任务思政新中国自己培养的科学家张闯1979年，第一次被派往美国费米加速器实验室访问，当时国内外科研水平和经济社会发展的巨大差异，让他很