基于ABB120的自动装配系统三维建模与运动仿真

`基于ABB120的自动装配系统三维建模与运动仿真摘要:随着工厂的自动化程度越来越高，机器人已经广泛地运用了各行各业，为了让人们更好的了解机器人，我们结合ABB120的自动装配系统的设计要求，以及综合考虑夹具的动力性和轻便性，整体轻量化，人机工程等多方面因素，设计一套最佳的机器人夹具自动装配系统；然后利用ABB机器人仿真软件RobotStudio结合UG三维建模软件，根据工作中的整体装配系统布局，建立铁块装配系统的虚拟仿真模型。关键词：自动化ABB机器人，自动转配系统三维建模虚拟仿真3DModelingandMotionSimulationofAutomaticAssemblySystemBasedonABB120Abstract:Withtheincreasingdegreeofautomationinfactories,robotshavebeenwidelyusedinvariousindustries.Inordertoletpeoplebetterunderstandrobots,wecombinethedesignrequirementsofABB120'sautomaticassemblysystemandcomprehensivelyconsiderthedynamicsoffixturesAndavarietyoffactorssuchasportability,overalllightweight,ergonomics,etc.,designanoptimalrobotfixtureautomaticassemblysystem;thenuseABBrobotsimulationsoftwareRobotStudiocombinedwithUG3Dmodelingsoftware,accordingtotheoverallassemblysystematworkLayout,establishavirtualsimulationmodeloftheironblockassemblysystem.KeyWords:AutomatedABBrobot,3Dmodelingvirtualsimulationofautomatictransfersystem1.绪论1.1研究目的由于劳动力成本的日益增多，越来越多的公司着手建造机器人自动化的流水产业链，而工业机器人属于新兴产业，加之具有安全性高，节省人工，提高效率和品质，降低产业不良率，节省人工和原料成本，提高企业形象等一系列的优点，从上世纪50年代开始，机器人就开始融入人类社会，开始在人类的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。并受到的广泛的好评，尤其是在一些工作环境极其恶劣、体力劳动强度极大、需要大量重复性劳动的领域，代替人类发挥着重要的作用，使人类开始从中解放出来。并且可编程可大大加快机器人的发展过程，通过编程实现柔性启动化，使机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小型复杂的柔性制造过程中发挥很好的作用。并且在工业机器人可以通过在机械手上的传感器来提高对工作环境的自适应能力。而工业机器人涉及到了数学，计算机，电子设计，动画设计等一系列的学科，都具有很高的研究价值，而本课题旨在通过RobotStudio软件仿真模拟装配系统来检验实物在现实生活中的可行性。1.2研究内容本课题通过用UG对自动转配系统的零件和配套设施进行三维建模。工业机器人自动装配所使用机器人技术与计算机技术结合，其借助虚拟现实技术，在虚拟环境中对机器人自动装配过程进行演示仿真。其中SMART组件在机器人运动仿真中具有关键作用，运用SMART组件能够有效模拟真实工作时的动作过程及工作逻辑，能够体现传感器在系统中发挥的重要作用。通过编写设计PLC控制程序，能够实现识别抓取拧紧等装配工序内容。因此需要考虑机器人加速度突变对机器人末端运行时的影响，需要保证机器人在关节空间角加速度曲线的连续，得到一条高效、平滑、准确、可靠的运行轨迹是最终的需要。进一步改进和完善机器人自动装配系统的应用设计，并进一步减少机器人在自动装配中遇到的故障。从而能够用更加经济、合理、有效的方式对自动装配系统进行合理配置，降低设备投资风险。而选择ABB机器人是因为ABB搬运机器人动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件,并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作,随着生产的需要,对多关节手臂的灵活性,定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。前后左右位移靠导轨来实现,更适合于操作空间狭小的场合。配有气泵,可在断气情况下继续使用一个循环,在气压下降到一定程度，启动自锁功能，防止工件下降。并设有安全系统，在搬运过程中或是工件没有被放置在安全表面时，操作者不能释放工件。而IRB-120是ABB新型第四代机器人家族的最新成员，也是迄今为止ABB制造的最小机器人。IRB-120具有敏捷，紧凑，轻量的特点，控制精度与路径精度俱优，更是物料搬运与装配应用的理想选择。1.3国内外研究现状刘安军[2]先是提出ABB工业机器人模拟码垛的构想，然后通过smart组件，建立通信信号和建立控制通信链路来进行工作的搭建，并编写程序实现仿真。刘海燕[3]先提出了自动化焊接的方案，然后设计用I/O信号对机器人与外界设备进行交互，并且运用REPID语言对机器人的逻辑运动以及I/O控制进行编程并用RobotStudio进行仿真。朱洪雷[4]等设计的基于ABBIRB2600机器人的高效自动化打磨平台，具有良好的通用性，能够满足木质音箱等各类平板式小件产品的打磨，并有效提高产品品质和生产效率，降低企业开发周期和生产成本。通过使用旋转式上下料机构能够最大限度适应市场上各类平板式小件产品的打磨，更换其他类型产品时只需重新设计相应的工装夹具即可满足生产需求。并设计多功能打磨夹具，实现了打磨夹具的多功能化。并且最后利用先粗砂打磨，后海绵砂打磨来保证产品的细腻度、高品质。王沐雨为了验证工业机器人ABBIRB1600的运动学性能，依据其基本结构及参数，利用改进的D-H方法在MATLAB中进行机器人建模，调用MATLAB机器人工具箱中的fkine函数进行正—逆运动学仿真，最后得到了各关节空间的运动位移、角速度和角加速度的曲线，实现了对ABBIRB1600机器人的运动学仿真。郝建豹[6]等在《基于RobotStudio的多机器人生产线仿真设计》中,为了解决设计程序的复杂和操作起来不方便的问题，介绍了一种利用RobotStudio对多机器人自动线建模及虚拟生产的方案。首先利用SolidWorks设计了数控机床根工作站的三维仿真模型，创建了多机器人生产的放置布局，其次根据生产线连续运行模式，并且利用动态Smart组件仿真运行I/O信号，最后离线编制了简洁的程序，通过该设计方案可以随时随地观察工作情况，并且可以随时随地改变参数来调整生产节拍。该设计方案可以为机器人生产线设计提供理论依据和试验平台，可降低生产线设计、调试的成本，指导现场生产。鲁鹏[7]等在《基于RobotStudio的工业机器人虚拟仿真实验室的构建》中在构建虚拟仿真实验室的时候，分析了传统工业机器人实验室的利弊，并提出了利用ABBRobotStudio软件构建工业机器人仿真实验室的框架和构建方案。利用RobotStudio开发平台的优势，表达了工业机器人虚拟仿真项目内容及实验方法。讲软件仿真和实际机器人两个毫不相干的东西结合起来，达到教学质量并提高了教学效率，为学生提供了更具有创造性的实验环境，同时也紧密结合当前企业的实际需要，实现学校与企业间人才培养的无缝衔接。蒋庆磊[8]等在《基于RobotStudio的工业机器人自动化生产线仿真的研究[J].汽车实用技术》中阐述了基于RobotStudio软件运用Smart组件实现工业机器人自动化生产线仿真研究，主要用Smart组件创建动态输送链、动态夹具，设定工作站逻辑等项目。关键技术是Smart组件的应用。在RobotStudio中创建码垛工作站进行仿真，利用Smart组件实现动画效果。案例应用调试结果说明，基于RobotStudio仿真工业机器人自动化生产线可以获取高效、直观的结果。孙立新[9]等在《基于RobotStudio的机器人分拣工作站仿真设计》以工业机器人分拣工作站为研究对象，发现其设定的程序中的运动轨迹规和公司所要求的生产要求不相符的问题，利用ABB机器人仿真软件RobotStudio优势，并将他运用到工业机器人自动分拣工作站中。为机器人分拣工作站的设计与制造提供了技术参考和可行性依据，可降低生产线设计及调试成本，并可用于指导现场生产。朱立达[10]等在《基于RobotStudio的双机器人协同仿真研究》本文以两台ABBIRB1600型机器人为核心，配套外围设备，构建了集搬运、装配、码垛功能于一体的双机器人协同仿真工作站，重点研究了双机器人仿真中SMART组件的应用、机器人程序编写与优化、工作站逻辑设计3个难点问题，为深入研究多工业机器人协同工作离线仿真技术奠定了基础。杨立洁[11]等在《基于RobotStudio的陶瓷托辊轴承座自动装配生产线虚拟仿真》该文以轴承座自动装配生产线为研究对象，介绍了一种利用SolidWorks和RobotStudio对轴承座自动装配生产线的建模及虚拟运行生产的方案。仿真数据表明，实时改变机器人TCP速度等参数，可得到合理的运行速度与实现节能降耗的目的。该设计方案对轴承座自动装配生产线的实现提供了设计理论依据和实验平台，降低了生产线设计、调试的成本，提高了生产效率。杨会攀[12]在《基于Smart组件的动态夹具设计在教学中的应用》主要介绍了怎样利用Smart组件功能设计动态夹具，并进行简单物料搬运，以达到与真实设备一样的教学效果。邱科威[13]在《IRB40数控作业仿真系统设计与实现》中通过数控作业仿真管理系统进行了一系列仿真使他着重实现了以下功能：数控作业仿真项目信息管理功能；数控生产设备运行仿真功能；数控作业过程仿真功能马力超[14]在《基于ABBRobotWare的闸板堆焊路径规划及RobotStudio仿真优化》中基于闸阀的闸板，进一步探讨闸板成型后的闸板密封堆焊工艺，使用机器人对闸板密封面进行堆焊轨迹规划研究，使堆焊效率更高，堆焊质量更好。郭建飞[15]在《基于RobotStudio的工业机器人与活塞浇注机集成应用设计》的目的在于进一步改进和完善机器人自动活塞浇注机的应用设计。文中所设计仿真的机器人活塞自动浇注机铸造自动化成套装备重点结合国六以上高端柴油机活塞铸造自动化工艺流程，釆用自动晶粒细化的活塞整体铸造成型工艺、提高产品金相组织的高压大流量串水系统、高精度自动下过滤网控制技术、高精度工业机器人集成浇注技术等多项先进技术，可实现国六以上高负荷柴油发动机活塞的全自动化铸造生产，生产效率高，工艺条件稳定。岳晴晴[16]在《六轴工业机器人轨迹规划的研究》中主要研究工业机器人在笛卡尔空间下轨迹规划的研究，即直线轨迹规划、圆弧轨迹规划以及三次非均匀有理B样条与多项式加速度控制曲线相结合的轨迹规划算法；以及关于关节空间下三次多项式插值、五次多项式插值的简单研究和三次非均匀有理B样条与遗传算法相结合的轨迹规划算法。帅佳慧[17]在《六自由度喷涂机器人离线轨迹规划与仿真》中针对喷涂作业中存在的问题，利用机器人程序的仿真程序优化，很桥面的在一种针对美式古典掩门特征的平面轮廓偏置的螺旋轨迹编制程序，利用极值法、黄金分割法以及插补算法对喷涂轨迹进行优化，提高喷涂效率及喷涂效果。最后以ABBIRB5500机器人为应用平台，采用离线仿真技术对该规划方法可行性进行验证。ChristineConnolly[1]在《ABBRobotStudio的技术与应用》中先是对ABB主要功能的介绍，然后着重介绍了RTS柔性系统，通过此系统来对酸奶的包装生产和面包食品的包装取放来减少工作周期和提高整体效率的目的。2.基于ABB120的自动装配系统的三维建模2.1主要建模ug软件简介UG是Siemens

PLM

Software公司推出的个集成化的CAD/CAMCAE系统软件，它为工程设计人员提供了非常丰富、强大的应用工具，使用这些工具可以对产品进行设计(包括零件设计和装配设计)、工程分析(有限元分析和运动机构分析)、绘制工程图、编制数控加工程序等。随着版本的不断升级和功能的不断扩充，进步扩展了其应用范围，并向专业化和智能化发展，例如各种模具设计模块(冷冲模、注塑模等)、钣金加工模块、管路布局、实体设计及车辆工具包等。并且UG利用其非常全面的功能和操作简单的优势对工作站各个部件进行三维建模。2.2主要零部件的建模步骤与装配自动装配工作站组成：ABB120机器人，圆盘，末端执行器，放物台，铁架台，操作台，传送带，铁块，摄像头，螺丝机，玻璃盖，显示屏，小物块，电池盒，电机。2.2.1圆盘和末端执行器2.2.1.1螺丝刀图2-1螺丝刀三维建模图螺丝刀的建模步骤，第一步，从头部开始，分别用圆锥，凸台，建立好外围的整体，在通过矩形键槽，螺纹孔，拉伸，边倒圆等特征进行周边加工。保存为螺丝刀外壳并退出。如图2-2所示图2-2螺丝刀外壳三维建模图第二步，做一个直径为13.5mm，高度为27.2mm的圆柱，并做1mm的抽壳，在圆柱上方做一个直径7.7mm，高度15.mm的凸台，也做1mm的抽壳，并在圆柱的下方做一个矩形腔体，保存为螺丝刀保护壳并退出。如图2-3所示图2-3螺丝刀保护壳三维建模图第三步，通过绘制草图并拉伸的方法建模，完成后保存为螺丝刀保护壳并退出。如图2-4所示图2-5螺丝刀定位夹三维建模图第四步，做一个圆柱，在头部做一个角度为15度的，距离为2mm的倒斜角，再在圆柱的正上方做一个直径为1.5mm的圆，在以圆点做一个角度为165度的直线，以此直线作为方向拉伸并求差。并按90度镜像阵列，保存为螺丝刀并退出。如图2-2所示。图2-6螺丝刀定位夹三维建模图第五步，将之前的组件通过同一中心线的装配约束将所有组件结合在同一轴上，并通过距离约束来确定他们的位置。2.2.1.2吸盘夹具图2-7吸盘夹具三维建模图吸盘夹具三维建模步骤，第一步绘制草图，并通过拉伸建造上下两个长方体，通过脱壳和矩形建槽来对下方长方体进行求差，保存为外壳并退出。第二步通过圆锥特征指令和圆柱指令建造出吸盘大体模型，并用倒圆角对齐进行加工。保存为吸盘并退出。第三步通过同心装配约束将讲个物件结合在一起，并用过对齐的装配约束固定吸盘位置。2.2.1.3气动夹具图2-8气动夹具三维建模图气动夹具利用气缸推动气阀来使推杆进行来回运动。气动夹具的建模步骤，第一步绘制如下的草图如图2-9，并拉伸50mm，在长方体的右平面插入基准平面，并多次使用旋转，拉伸，凸台等命令建造气阀几何体，并通过长方体的中平面进行镜像几何体。保存为连接器并退出。图2-9连接器草图图2-10气阀三维建模图第二步绘制草图，绘制草图完成够对长方形进行拉伸后确定一个平面后在进行拉伸，完成后，在原先的长方体中做4个孔以备固定。保存为夹具两侧并退出。第三步通过接触对齐的装配方式把他们装配在一起。2.2.2放物台放物台分为上下部分，中间用四周螺丝来固定，放物台的上半部分如图2-11,2-22所示：图2-11放物台上部三维建模图图2-12放物台下部三维建模图第一步，绘制如下草图，如图2-13所示图2-13放物台上部草图第二步，将外部的长方形和把手拉伸10mm，里面的小物块和正方形拉伸2mm，并求差，然后在之前的小孔里做深度为10的螺纹孔。放物台的下部分的建模步骤，第一步，绘制草图，如图2-14所示图2-14放物台下部草图第二步，拉伸外围长方形7.2mm，并且在四周直径10mm圆孔做深度12mm的埋头孔，然后其他孔和键槽拉伸7.2mm并与长方体求差，然后在拉伸底部新建一个基准平面，并以之前的平面圆作为参考点，做一个边长为6mm的正六边形，并将这四个正六边形拉伸58.8mm作为支柱。第三步，在正六边形的底部做基准平面，并绘制以下草图，先拉伸10mm再在点处做沉头直径10mm，沉头深度4mm，直径6mm，深度10mm的沉头孔。2.2.3铁架台图2-15铁架台三维建模图铁架台建模步骤：第一步：绘制草图，如图2-16所示图2-16铁架台草图第二步：将外部的长方形拉伸2cm，里面的小正方形和两个的小长方体做0.5cm的拉伸并与大长方体进行求差，然后在此基础上对4个点进行孔特征，上部做深度为0,.1cm，直径为0.1cm的孔，下部做深度为0.05cm，直径为0.05cm的孔。保存并退出。第三步，新建一个文件夹，绘制一个长为19cm，宽为20cm的长方形并拉伸1cm。通过实物测量在新的平面上画4个正六形并拉伸6cm，新建一个平面。并做画出同样的长方形并拉伸1cm作为底座，保存并退出。第四步，将刚刚做好的两个零件通过接触对齐的约束，装配在一起。2.2.4操作台操作台主要建模步骤，第一步用草图的方法建立模型，并通过拉伸进行三维建模，保存为支架并退出。图2-17支架三维建模图第二步，绘制长方形草图，并通过拉伸，凸台，旋转，锥孔，球，镜像等特征命令来建立固定气缸，该装置起到了固定铁块的作用，保存为固定气缸并退出。第三步，将固定气缸通过距离和平行约束来确定在支架上的位置，通过接触对齐来使固定气缸固定在支架的平面上。图2-18操作台三维建模装配约束图2.2.5传送带图2-19传送带三维建模图传送带建模步骤，第一步，做一个长度为250mm，宽度为30mm，高度为15mm的长方体，在长方体的四角做半径为3mm的边倒圆，并通过测量做一个矩形槽并通过长方体上表面的中线进行镜像。并在长方形做一个长为170mm。宽为1mm的长方形进行拉伸并求差，保存为定位夹并退出。图2-20定位夹三维建模装配图第二步点击插入，在任务环境下绘制草图，画的草图如图2-21所示，分别对各部件进行拉伸，并对中间的键槽以长方形的左右中线作为镜像线进行镜像特征。保存为固定夹并退出。图2-21固定夹三维建模装配图图2-22固定夹三维建模图第三步点击插入，在任务环境下绘制草图，绘画的草图如图2-23所示，分别对各部件进行拉伸，并保存为传感器定位夹并退出。图2-23传感器定位夹三维建模装配图图2-24传感器定位夹三维建模图第四步点击插入，在任务环境下绘制草图，如图2-25所示，用上方的圆做一个直径2mm的球，下方的圆做一个底部直径5.75mm，顶部直径为4.5mm，高度为4.5mm的圆锥，按照实物对直径11.5mm圆柱分别1mm，9mm，1mm，50mm，1mm进行的拉伸，对50mm的拉伸进行小径为3.75mm，长度为50mm，螺距为1.75mm，角度为69mm的螺纹特征。保存为传感器并退出。图2-25传感器草图图2-26传感器三维建模图第五步点击插入，在任务环境下绘制草图，绘制一个边长为9.8的正六边形，在六边形画一个直径为11mm的圆，和直径为17mm的圆，对外部的正六边形3.3mm进行拉伸，对17mm的圆进行3.3mm拔模负70度的拉伸。对里面的11mm的圆进行3.3mm拉伸并对里面进行螺纹特征，保存为螺母并退出。第六步做一个直径为20mm，高度为2mm的圆柱，并对圆心画一个11.5mm的圆，并拉伸2mm和圆柱求差，保存为垫片并退出。第七步点击插入，在任务环境下绘制草图，绘制的草图如图2-27所示，对面的多边形进行20mm向上拉伸作为保护板，并最上方两条边角线做2mm的边倒圆。对里面的多边形做向下130mm的拉伸作为传送带，在两边做两个矩形键槽用来保证保证传感其定位夹成功安装。保存为传送带主体并退出。图2-27传送带草图第八步，将传送带各个部件导入进去并通过接触对齐，平行的装配约束来进行组装。2.2.6.铁块图2-28铁块三维建模图第一步，点击插入，在任务环境下绘制草图。绘制的草图如图2-29所示图2-29铁块草图第二步，点击插入-设计特征-拉伸对外面的正方形进行15mm的拉伸，并对里面的正方形进行2mmm的拉伸，对外部的正方形进行求差布尔运算，对里面的圆形，正方形进行5mm的拉伸，并对三角形进行3mm的拉伸，并对外部的正方形进行求差布尔运算，然后在四周半径为1.5的圆上打孔，做一个深度5,25的螺纹孔，创立xz轴和xy轴的平面，并以此为基准平面分别在正方形铁块的左右两边插入一个长度为40mm，宽度为4mm，深度为1.3mm的矩形键槽。方便夹具的夹取。2.2.7摄像头 图2-30摄像头三维建模图摄像头就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。它是计算科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。摄像头工作原理1、摄像头里的工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心，向工业机器人发送触发脉冲。2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。3、摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构，曝光时间可以事先设定。5、另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配。6、摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出。7、图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化，或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。8、图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。9、处理器对图像进行处理、分析、识别，获得测量结果或逻辑控制值。10、处理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。摄像头的功用对零件进行拍照，将照片传送到上位机，通过数据库进行匹配，通过上位机反馈的位置数据，来对零件进行识别，调整正确的零件位置。2.2.8螺丝机图2-31螺丝机三维建模图螺丝机的作用可以将螺丝排成一排，连接上位机，通过上位机传给他的信号自动弹出螺丝，来使螺丝放置到正确的位置，方便螺丝刀的取用。螺丝机的优点1、安全无噪声，2、拥有很高的工作效率，3、易上手操作，4、自动化程度高。3.RobotStudio软件对ABB120的自动装配系统进行运动仿真3.1.RobotStudio软件简介RobotStudio软件是ABB机器人公司的一款离线机器人编程与仿真工具。从1988年，该软件向市场发布以来，一直在机器人仿真软件领域处于顶尖地位，他的独特之处在于他的仿真程序可以直接导入到机器人的当中并用于操作，没有任何的中间环节。该软件可以支持用于机器人的各个阶段，用仿真动画来来编辑和调制机器人的控制器来控制机器人的运动，并可以编程来优化现有的机器人程序，从1988年开始，ABB公司开始研发离线机器人系统，这就可以在家完成仿真的优化，检查机器人的TCP路径是否能够准确运行，可以及时对编程点的碰撞进行检查并对碰撞点进行及时修正，并可以通过远程维护的方法来进行故障排除，极大的提高了工作效率。3.2.RobotStudio软件功能简介(1)RobotStudio软件可以模拟真实的工作站场景，通过真实的示教器来对机器人进行运功和编程，为工程提供最大程度上的仿真。(2)RobotStudio软件直接各种软件模型的导入， 包括IGES、IGES、

VRML、VDAFS、

ACIS和CATIA。通过已经建造的具有精确尺寸的3D模型数据，建立具有精确地位的工作站，使仿真结果更加接近事实。(3)可以捕捉机器人运功路径。(4)可以进行碰撞检测来规避在现实条件下的风险(5)可以用过信号分析器来检测机器人在各个状态下，各个接口的通放电情况和各个动作下的角速度，速度，接触应力等特征数据(6)在线作业，可以通过连接真实的机器人来对机器人进行便捷的操作，如，导入编制好的程序，调整正确的参数，对机器人进行文件传输，备份之前在机器人保存的程序等等。3.3基于ABB120的自动装配系统介绍自动装配系统是结合实际工厂使用相应自动化工作场景，以ABB工业机器人本体为基础，集成自动螺丝排列系统、气动吸取螺丝系统、自动打螺丝装置、视觉处理系统、井式自动上下料装置、自动码垛系统等工业化应用，使学习者快速学习工业机器人基本原理、伺服电机驱动控制、执行机构设计与控制设计、工业机器人编程、视觉处理技术、运动控制卡使用等知识。该平台适合于自动化控制、机电一体化等专业人员学习工业机器人设计、应用、维护等知识，培养相关工业机器人产业化应用人才。通过RobotStudio软件建立工作站，将之前ug建造的模型几何体导入到工作站中，在RobotStudio中根据机械手的运动范围来确定各部件的位置，也可以通过放置两点法来精确放置的位置，为使机械手动作更加方便的完成。如图3-1，显示的就是已经完成好的自动装配系统的页面布局。图3-1基于ABB120的自动装配系统的页面布局ABB120的自动装配系统的工作流程，第一步通过气动夹具将铁块从铁架上安装在操作台上，并用推杆将物块固定住铁块，第二步，通过吸盘夹具将小物块从放物台移动倒摄像头上方，并通过摄像头的视觉传达系统，将拍摄的照片传送到上位机，通过数据库进行匹配，通过上位机反馈的位置数据，来使得零件调整到正确的位置。并依次放置到铁块上。第三步，通过气动夹具将玻璃盖从放物台移到铁块上方，通过机械手自带的数据进行定位，稳稳的盖在铁块的上方，使铁块和玻璃盖重合。第四步，将螺丝从螺丝机通过螺丝刀安装在铁块四周的孔上，使的玻璃盖和铁块固定在一起。第五步，松开推杆，将铁块通过气动夹具放入到传送带上，等待铁块运动到另一端时，用气动夹具夹起，放入左边的传送带上，操作流程图如图3-2所示。图3-2基于ABB120的自动装配系统的工作流程图3.4ABB120的自动装配系统仿真动画的制作3.4.1smart组件Smart组件是可以导入几何体，使他们做规律有序运动的运动的智能组件，是仿真动画的重要组成部分，它可以改变工作站物件，光线，机械装置的空间位置和属性 ，还可以对信号逻辑进行创建。它里面涵盖了信号和属性，传感器，动作，和本体四大部分，信号和属性主要控制物体运动速度，仿真的通断，仿真的次数等等。传感器主要是检测实物的距离和位置，防止发生物体的碰撞。动作主要控制着一个物件对另一物件的安装，拆除，拷贝，隐藏等命令。本体主要是控制物体的运动轨迹。最后通过I/O端口将各个组件连接在一起，形成一个运动系统。3.4.2仿真工具和smart组件和事件的建立第一步，创立一个空的smart组件，命名为圆盘工具，在圆盘工具内创立机械装置，将圆盘和末端执行器结合体分为三个部分，夹具两侧分为两个部分，其余分为一个部分，设定一个夹具夹取的动作，并将工作数据安装到三个执行器的末端执行点上，方便机械手对物体的反馈。第二步，在圆盘工具设定吸盘的smart组件，因为吸盘要吸附物体，并且要检测是否要与物体接触，并且还有一个开关来控制动作的通断，通断所以设定的smart组件网络如图3-3所示。要注意的是设定直线传感器的时候要把距离提高0.2mm，防止结合过紧而导致失败。图3-3吸盘smart组件网络图图3-4吸盘smart组件介绍第三步，在圆盘工具里设定螺丝刀的smart组件，和吸盘的组件一样，不过要在其中添加一个旋转的smart指令，作用在螺丝头上，要设置两个信号，一个控制旋转，一个控制安装和拆除。要注意的是要在螺丝刀的smart组件导入一个螺丝刀几何体与smart组件绑定，这样才能保证旋转的顺利运行。设定的smart组件如图3-5所示，图3-5螺丝刀smart组件网络图第四步，在圆盘工具里设定气动夹具的smart组件，气动夹具的组件是吸盘夹具的程度上加两个动作，所以我们增加两个组件，导入我们之前在创立机械装置的时候的那两个动作，使他们处于夹取和松开的状态，smart设计图如图3-6所示。图3-6气动夹具smart组件网络图第五步，新建一个名为操作台的smart组件，因为推杆要执行夹紧和松开两个动作，所以我们设定两个移动组件，我增加了在固定时间发出信号的smart组件，保证了推杆能够及时收到信号及时进行运动，将之前建好的几何体导入到smart组件当中，并将推杆和smart动作组件进行绑定，smart设计图如图3-7所示。图3-7操作台smart组件网络图第六步，新建一个名为摄像头的smart组件，我们运用倒圆锥取模拟灯光，等小物块移动到摄像头上方时，自动出现灯光。并使小物块自动调整位置。并将摄像头几何体和圆锥体导入到smart组件中去。第七步，新建一个名为螺丝机的smart组件，通过建立仿真信号和接受仿真信号的smart组件，当增加螺丝取走后自动运行建造一个图形组件的拷贝这一命令，通过建立开关对他进行关闭，设计完成后将螺丝机和螺丝导入到组件中，设计图如图3-8所示。图3-8螺丝机smart组件网络图第八步，新建一个名为传送带的smart组件，通过一个平面传感器来检测铁块是否在传送带上，然后让铁块在传送带移动指定位置后并复位。具体设计图如图3-9所示。图3-9螺丝机smart组件网络图第九步，新建一个控制器，将之前所创建的smart组件利用I/O信号口连接起来，具体连接情况如图3-10所示。图3-10工作站smart组件设计图3.4.3目标点建立先创建一个系统，在创建圆盘，气动夹具等4个工作数据，然后在确定所有物体的中心点，在中心店创立的坐标轴并要保证夹具在那一刻相对运动的坐标轴在同一个方向上，具体情况如图3-11所示。图3-11工作站各组件的中心点设计图3.4.3程序编制的确定点击REPID按钮，新建程序module1，编制程序来控制夹具的运动。编制的主程序通过is转至xp程序控制小物块夹取放在铁块上，其中xp程序中102-104行控制摄像头的视觉识别，28-48行控制着玻璃盖通过气动夹具从放物台移到铁块上方，通过机械手自带的数据进行定位，稳稳的盖在铁块的上方，使铁块和玻璃盖重合。主程序通过is转至zz程序控制螺丝从螺丝机通过螺丝刀安装在铁块四周的孔上，使玻璃盖和铁块固定在一起。编制传送带的程序CaIibData,主程序如下图所示。图3-12工作站主程序图通过程序将6个步骤的起始状态保存，作为起始点，6个步骤分别命名为001、002、003、004、005、006，每次状态保存好都需要撤销一下，然后将smart组件的参数进行调整，进行反复调试，需要注意的是如果夹具没夹起来，可以通过调整组件的直线传感器并重启工作站的方法来解决，最终完成动画。3.4.4自动转配系统的运动轨迹通过路径和目标点中的机器手按钮生成运动轨迹。运动轨迹由图3-12所示。图3-13工作站运动轨迹图3.4.5自动转配系统的信号分析仿真中的信号分析器里面可以分析工作站中各个部件的各个信号，包含了机械手各个轴的角速度、速度、特征速度。运动范围，各个smart组件I/O信号的通断，各个部件所有的接触应力等等，在这章我们着重分析各个轴的运动范围和各个smart组件I/O口的通断。通过I/O信号口的通断我们更能直观的了解到各部件的通放电情况，使得各部件的电能得到更合理的分配，通过编写程序控制元器件的通断，使得工作站边更加高效节能。Smart组件的I/O的通断情况如下图所示图3-14smart组件I/O端口分析图通过仿真运行程序准确记录了机械手所转动的最大角度和最小角度来判断该工作站的合理性和可实施性，增加仿真结果的准确性，下图是ABB120机器人6个关节所转动的最大和最小曲线和曲线变化图。图3-14一轴旋转角度变化图图3-14二轴旋转角度变化图图3-14三轴旋转角度变化图图3-14四轴旋转角度变化图图3-14五轴旋转角度变化图图3-14六轴旋转角度变化图根据各个轴的旋转角度变化可知一轴很规律的幅度较大往返运动，二轴每次运动的幅度较大，三轴一开始幅度较大，后面趋于平缓，四轴一开始幅度较大，构面趋于平缓，五轴一段时间内突然运动幅度较大，六轴全程较为平缓。重点维护一轴和五轴，通过结果说明该装配系统的机械手还在合理的范围内。我们对物块和机械手进行了碰撞检测，发现该装配系统没有遭受到干涉或碰撞的现象，说明该装配系统可以被合理的执行。参考文献[1]ChristineConnolly.张利梅.ABBRobotStudio的技术与应用[J].机器人技术与应用,2011(01):292-3.[2]刘安军.ABB工业机器人模拟码垛的实现[J].甘肃科技,2019,35(12):10-12.[3