工业数字孪生项目2任务5 定制行为的创建与设置

项目2机电对象的

使用与运动仿真任务5定制行为的创建与设置目录01任务说明02知识准备03任务实施04任务评价与拓展任务说明1任务说明

本任务以DLDS-532实训平台中的吸盘、握爪，以及分布于各站台面的按钮和旋钮为例，介绍MCD仿真中握爪（吸盘/手指握爪）、运行时按钮等定制行为的建立、设置及使用方法。本任务所涉及的各单元与模块布局如图2-40所示。

通过完成本任务，学生将掌握NXMCD仿真环境中对机电对象进行运动仿真所需要的常用定制行为的创建与设置方法，以及对其加以应用的调试技巧，从而为完成更复杂与综合化的仿真任务做好准备。图2-40知识准备2知识准备

1.定制行为的用途与分类

定制行为是MCD仿真中一系列用于实现各种较复杂的特殊功能的定制化行为。在NXMCD仿真环境中，定制行为的类型包括运行时行为、运行时参数、运行时表达式、读写设备、显示更改器、握爪、对齐体、轨迹生成器、运行时按钮、胶合区等。其中，运行时参数与运行时表达式主要用于对MCD仿真的自动化控制，其具体介绍见项目3的任务3。在余下的定制行为中，较为常见的、与DLDS-532实训平台的数字孪生实战联系也最为紧密的定制行为是握爪与运行时按钮。

握爪（Gripper）可模拟实体设备中带有手指的握爪或吸盘，用于抓握或吸取仿真模型中的设有碰撞体的实体。知识准备

运行时按钮（RuntimeButton）可模拟实体按钮，用于触发仿真模型的各种动作。另外，显示更改器（DisplayChanger）在DLDS-532平台的数字孪生实战中也较为常用。由于运行时按钮可独立工作，而显示更改器必须配合碰撞传感器使用，且有部分功能与运行时按钮等重叠，故仅作为拓展内容进行介绍。知识准备

2.握爪的参数选项如图2-41、图2-42所示，在本任务中创建握爪的过程中，一般有以下常用选项。（1）手指握爪/吸盘

在创建握爪时，首先必须为其指定类型，具体需要通过在对话框最上方的下拉列表框中选择“手指握爪”或“吸盘”。图2-41图2-42知识准备（2）基本体

通过单击“选择对象”，我们可为握爪选择所依附的刚体。（3）检测区域

通过在下拉列表框中选择检测区域类型（“原点和长度”“中点和长度”“中心点、半径和高度”），配合“指定方位”中的坐标系类型、子对话框选项，以及输人各偏置、偏移、高度、半径数值，我们可指定握爪在抓握或吸取碰撞体时的检测范围。（4）碰撞类别

与碰撞体、碰撞传感器中的同名参数选项类似。（5）对齐

用于在抓握或吸取时重新定位未精确定位的刚体。我们可通过勾选此处的“启用对齐”选项，配合“指定坐标系”中的坐标系类型、子对话框选项，指定对齐时的目标坐标系。知识准备（6）手指

该选项只适用于手指握爪。其中“类型”下拉列表框中提供“线性”或“旋转”类型的握爪手指动作选项。在“手指列表”部分中，可通过“添加新手指”、“选择手指体”（可复选多个实体共同构成一个手指体）以及“指定矢量”等操作，添加并设置手指握爪的各个手指，并可对已添加手指体进行排序、删除等操作。（7）设置

该选项只适用于手指握爪。通过指定“初始位置”“最大位置”“速度”，可控制手指握爪的抓握范围和速度，并通过下方的“移动预览”滑条直观地对上述参数进行调试。（8）碰撞

该选项只适用于手指握爪。可通过勾选此处的“碰撞时停止抓握”选项，配合“选择手指碰撞面”选项，指定一个碰撞面。该碰撞面与属于抓握对象的碰撞体发生碰撞时，抓握动作自动中止。知识准备（9）操作时间

该选项只适用于吸盘。可在此设置吸盘吸取刚体的“持续时间”。如果将其设置为0，则吸取动作在瞬间完成;如果该值不为0，则在切换吸取和释放时将存在对应长度的延时。（10）名称

可自行设置握爪的名称，以便后续辨认管理。该选项为可选项，如果不进行设置，软件会自动为握爪分配名称。任务实施3任务实施一、手指握爪抓握及释放料盒瓶体

（1）准备工作

为使手指握爪正确工作，首先需要进行如下的准备工作：1）为位于一站传输带上的料盒瓶体及搬运机械手模块中的伺服搬运机构、升降气缸（含取料盒夹具）创建刚体。在这一子任务中，目标是建立可控制DLDS-532实训平台中自动供料单元（一站）搬运机械手模块中机械手动作的手指握爪，并验证在其控制下，机械手抓取和释放料盒瓶体的运动及交互效果。任务实施2）为料盒瓶体与一站传输带上表面创建碰撞体。3）为伺服机构与升降气缸分别建立滑动副，并将其类型设置为“动力学”。由于升降气缸跟随伺服机构运动，需要为前者对应的滑动副选择后者作为基本体，如图2-43、图2-44所示。注意，在此应为滑动副设置合理的限位。图2-43图2-44任务实施4）为升降气缸创建线性限制副。注意合理选择连接体“指定点”与基本体“指定点”，以及“最小位置”与“最大位置”，使得升降气缸在仿真开始后、未被操纵前保持在初始位置。由于线性限制副的指定点无法在刚体中进行选择，在此根据实际需要，提前选取两个点作为指定点，如图2-45所示。图2-45任务实施（2）手指握爪的建立与设置1）单击“主页”选项卡下“机械”组中的“更多”按钮，并在弹出的菜单中选择“定制行为”类别下的“握爪”，并确保“握爪”对话框上方下拉列表框中的类型为“手指握爪”，开始建立握爪。2）在“基本体”部分单击“选择对象”，在软件主界面或机电导航器中选择升降气缸对应的刚体。3）在“检测区域”部分，选择“原点和长度”，通过“指定方位”选择原点，输入合适的各偏置、偏移值，并通过“动态”模式调整检测区域的位置，如图2-46所示。图2-46任务实施4）单击“添加新手指”按钮，在“选择手指体”选项激活状态下，在软件主界面选择握爪的其中一只手指所包括的全部实体，并为其指定方向正确的矢量。添加并设置另一只手指。对手指的设置如图2-47、图2-48所示。图2-47图2-48任务实施

5）根据模型实际布局，在“设置”部分为握爪设置“初始位置”“最大位置”与“速度”。在初步设置后，可通过“移动预览”功能进行调试。6）根据模型实际布局，在“碰撞”部分勾选“碰撞时停止抓握”选项，并选择一处握爪手指的内侧表面作为手指碰撞面。7）根据实际需要，为握爪设置名称。8）单击“确定”按钮，完成握爪的建立与设置。后续若有需要，可在机电导航器中双击握爪以对其进行修改。任务实施（3）手指握爪抓握及释放料盒瓶体的运动效果验证1）将线性限制副、手指握爪添加到运行时察看器。2）单击“主页”选项卡下“仿真”组中的“播放”按钮开始仿真。3）单击伺服机构后，按住鼠标左键不放，拖动伺服机构运动至料盒瓶体上方，并使其在鼠标左键松开后保持在此位置。在此过程中，升降气缸应位于初始位置。4）通过反复在运行时察看器中双击线性限制副“最大位置”值并使用键盘更新此值，控制升降气缸逐步下落至可抓取料盒瓶体的高度。任务实施5）在运行时察看器中，确保手指握爪的“释放”参数为“false”，并将其“抓握”参数修改为“true”，控制手指握爪做出抓取料盒瓶体的动作。6）在运行时察看器中双击线性限制副“最大位置”值并将其修改为0，控制升降气缸回升至初始高度。在此过程中手指握爪应保持抓握状态不变。7）将伺服机构拖至另一侧限位处，并再次控制升降气缸下落至释放料盒瓶体的高度。8）在运行时察看器中，将手指握爪的“抓握”参数修改为“false”，将“释放”参数修改为“true”，控制手指握爪释放所抓握的料盒瓶体。至此，初步完成了使用手指握爪抓握及释放料盒瓶体的仿真效果验证。任务实施一、吸盘吸取及释放盒盖

（1）准备工作

为使吸盘正确工作，首先需要进行如下的准备工作：1）为位于盒盖吸附位置的盒盖及盒盖装配模块中的伸缩气缸、升降气缸（含盒盖真空吸盘）创建刚体。2）为盒盖与位于盒盖料仓外的盒盖吸附位置承载面创建碰撞体。3）为伸缩气缸与升降气缸分别建立滑动副，并将其类型设置为“动力学”。由于升降气缸跟随伸缩气缸运动，需要为前者对应的滑动副选择后者作为基本体，如图2-49、图2-50所示。注意，在此应为滑动副设置合理的限位。4）为升降气缸创建线性限制副，如图2-51所示。注意合理选择连接体“指定点”与基本体“指定点”，以及“最小位置”与“最大位置”，使得升降气缸在仿真开始后、未被操纵前保持在初始位置。在这一子任务中，目标是建立可控制DLDS-532实训平台中智能仓储单元（三站）盒盖装配模块中盒盖真空吸盘动作的吸盘，并验证在其控制下，吸盘吸取和释放盒盖的运动及交互效果。任务实施（2）吸盘的建立与设置1）单击“主页”选项卡下“机械”组中的“更多”按钮，并在弹出的菜单中选择“定制行为”类别下的“握爪”，并确保“握爪”对话框上方下拉列表框中的类型为“吸盘”。图2-49图2-50任务实施2）在“基本体”部分单击“选择对象”，在软件主界面或机电导航器中选择升降气缸对应的刚体。3）在“检测区域”部分，选择“中心点、半径和高度”，通过“指定方位”选择中心点，输人合适的高度、半径值，并通过“动态”模式调整检测区域的位置，如图2-52所示。4）将“持续时间”设置为0或其他较小的值。5）根据实际需要，为吸盘设置名称。6）单击“确定”按钮，完成吸盘的建立与设置。后续若有需要，可在机电导航器中双击吸盘以对其进行修改。图2-51图2-52任务实施（3）吸盘吸取及释放盒盖的运动效果验证1）将线性限制副、吸盘添加到运行时察看器。2）单击“主页”选项卡下“仿真”组中的“播放”按钮开始仿真。3）确保伸缩气缸处于初始位置不变，通过反复在运行时察看器中双击线性限制副“最大位置”值并使用键盘更新此值，控制升降气缸逐步下落至可吸取盒盖的高度。4）在运行时察看器中，确保吸盘的“释放”参数为“false”，并将其“抓握”参数修改为“true”，控制吸盘吸附盒盖。5）在运行时察看器中双击线性限制副“最大位置”值并将其修改为0，控制升降气缸回升至初始高度。在此过程中吸盘应保持吸附状态不变。6）将伸缩气缸拖至伸出位置，并再次控制升降气缸下落至释放盒盖的高度。7）在运行时察看器中，将吸盘的“抓握”参数修改为“false”，将“释放”参数修改为‘true”，控制吸盘释放所吸附的盒盖。至此，初步完成了使用吸盘吸取及释放盒盖的仿真效果验证。任务评价与拓展4任务评价与拓展序号评价内容评价标准配分得分1手指握爪抓握及释放料盒瓶体伺服机构能被拖动至料盒瓶体上方，且被拖动过程中受到合适的限位约束60升降气缸能被控制下落至可抓取料盒瓶体的高度手指握爪能够抓取料盒瓶体，且未在抓取过程中出现与实体设备表现有明显偏差的穿模等问题在升降气缸和伺服机构运动过程中，手指握爪能保持抓取料盒瓶体的状态手指握爪能释放料盒瓶体，且料盒瓶体下落过程中未出现与实体设备表现有明显偏差的穿模等问题任务评价与拓展序号评价内容评价标准配分得分2吸盘吸取及释放盒盖升降气缸能被控制下落至可吸取盒盖的高度40吸盘能够吸取盒盖，且未在吸附过程中出现与实体设备表现有明显偏差的穿模等问题在升降气缸和伸缩气缸运动过程中，吸盘能保持吸附盒盖的状态吸盘能释放盒盖任务评价与拓展1.运行时按钮的参数选项在创建运行时按钮的过程中，一般有如下常用选项：（1）类型“类型”下拉列表框中提供“交换”或“触发”类型的运行时按钮类型选项。在仿真中，“交换”类型按钮的“已触发”参数随每次对按钮的双击在“true”和“false”之间切换。如果按钮的类型为“触发”，在单击按钮且不释放时，其“已触发”参数会一直切换，并在释放鼠标左键后切换或保持为初始值;在双击按钮时，则状态切换会以脉冲方式进行。知识拓展任务评价与拓展（2）触发对象

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