生产线数字化设计与仿真 课件 项目八 机器人搬运虚拟仿真

项目八机器人搬运虚拟仿真目录CONTENTS01机器人运动仿真020304载物台仿真设置搬运工作台仿真设置

拓展训练任务一机器人运动仿真1、任务描述本任务以六轴机器人运动为例,演示利用速度控制、位置控制驱动机器人关节转动的过程,并演示NXMCD的基本操作和工作流程,以及实现机器人单轴运动仿真的方法。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,机器人即实现单轴运动仿真。机器人运动模型2、知识准备-机器人的组成部件机器人主要组成部件包括基座、腰部、大臂、小臂、肘部、腕部、手部,如图8-1-2所示。各部件通过关节相连,实现如下几个运动:1轴腰部回转关节运动、2轴肩部摆动关节运动、3轴肘部摆动关节运动、4轴腕部回转关节运动、5轴腕部摆动关节运动、6轴手部回转关节运动,其中前三个轴运动实现机器人末端位置调整,后三个轴运动实现机器人末端姿态调整。2、知识准备-位置控制角路径选项位置控制用于铰链副时，“约束”参数出现“角路径选择”，角路径选项包含沿最短路径、顺时针旋转、逆时针旋转、跟踪多圈。2、知识准备-轨迹生成器轨迹生成器能够在模拟过程中跟踪刚体上的点的路径。具体操作是,在刚体上选择一个点,然后进行模拟。停止模拟后,点走过的路径将显示在图形窗口中,同时在部件导航器中创建对应样条曲线。序号参数名称参数含义1刚体选择对象选择需要生成轨迹的刚体指定点选择一个点，运动轨迹以此生成3设置追踪率设置追踪率，最小值为0.0014名称设置轨迹生成器的名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象打开“机器人运动仿真.prt”模型并进入机电概念设计,单击功能区“主页”下的“刚体”选项卡,在弹出的“刚体”对话框中,“选择对象”选择机器人基座几何组件,“质量属性”选择“自动”,其他参数选择默，认值,将刚体命名为“基座”,最后单击“确定”按钮，按照上述方法，依次设置关节1、关节2、关节3、关节4、关节5、关节6的刚体属性。3、任务实施步骤2：设置基本运动副在机械组件中单击“基本运动副”选项卡,在弹出的“基本运动副”对话框中选择“固定副”,“选择连接体”参数选择基座,“选择基本体”参数设置为空,默认将基座与大地连接,将运动副命名为“基座_固定副”,最后单击“确定”按钮。依次设置关节1、关节2、关节3、关节4、关节5、关节6的“螺旋副”运动副属性。3、任务实施步骤3：设置位置控制选择功能区“主页”下的“位置控制”命令,在弹出的“位置控制”对话框中,“选择对象”参数选择运动副和约束的关节1_基座铰链副,设定“角路径选项”为“沿最短路径”,不勾选“源自外部的数据”,设置“目标”为0,“速度”为5,不勾选“限制加速度”和“限制扭矩”,将位置控制命名为“关节1位置控制”,最后单击“确定”按钮。依次设置关节1、关节2、关节3、关节4、关节5、关节6的位置控制属性。3、任务实施步骤4：设置轨迹生成器在机械组件中单击“更多”选项卡,在“定制行为”选项中选择“轨迹生成器”命令,在弹出的“轨迹生成器”对话框中,“选择对象”参数选择关节6,“指定点”参数选择TCP点,其他参数选择默认值,并将新建的轨迹生成器命名为“机器人轨迹”。3、任务实施步骤5：仿真演示将执行器“关节1位置控制”至“关节6位置控制”等添加到运行时查看器，单击功能区“主页”下的“播放”命令，开始运动仿真模拟，在运行时查看器中修改各关节位置，观察机器人单轴运动过程，单击功能区“主页”下的“停止”命令，结束仿真，任务二载物台仿真1、任务描述本任务以搬运工作站模型中载物台的设定演示刚体、碰撞体、碰撞传感器及拾取放置路径点的仿真设置过程。搬运工作站模型由机器人和载物台组成,要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,物料不能从载物台上掉落,且不能被传感器检测到。物料搬运模型2、知识准备-基准在NXMCD中,基准是构建机电系统模型的核心参考体系,用于定义几何元素的位置、方向和约束关系,以确保设计的准确性和仿真的可靠性。基准是一种虚拟的几何参考元素,包括基准平面、基准轴、基准点。基准平面用于定位二维草图、约束零件装配及分割模型,基准轴用于确定旋转轴或对称中心,基准点用于定位关键位置或作为运动轨迹的控制点3、任务实施步骤1-2：设置刚体和碰撞体该打开“物料台虚拟仿真.prt”模型并进入机电概念设计,单击功能区“主页”下的“刚体”选项卡,弹出“刚体”对话框。“选择对象”选择物料台A台面上左侧物料,“质量属性”选择“自动”,其他参数选择默认值,将刚体命名为“物料A”,最后单击“确定”按钮。并依次设置物料B和物料C为刚体和碰撞体。3、任务实施步骤3-4：创建物料放置和抓取路径点选择功能区“建模”下的“草图”命令,“草图平面”参数选择物料上表面,单击“确定”按钮。在“曲线”选项卡中选择“点”命令,用光标选择物料上表面圆心位置,单击“完成”按钮,建立物料拾取点。以同样方式打开“草图”对话框,“草图平面”参数选择载物台B凹槽面,单击“确定”按钮。在该草图平面绘制物料放置点;打开“基准平面”对话框,“要定义平面的对象”参数选取载物台B凹槽面,在其上方分别创建距离为100、220的基准平面,并参照步骤3,在基准平面上建立物料放置路径点。3、任务实施步骤5-6：创建传感器在电气组件中单击“碰撞传感器”选项卡,弹出“碰撞传感器”对话框,“类型”选择“触发”，创建物料A拾取传感器，物料B拾取传感器，物料C拾取传感器，以同样的方式创建物料A放置传感器、物料B放置传感器，物料C放置传感器。3、任务实施步骤7：仿真演示单击主页“播放”按钮,在运行时察看器中观察各传感器的信号,并观察各物料状态。任务三搬运工作站仿真设置1、任务描述本任务以搬运工作站模型运动为例,演示利用反算机构驱动规划机器人运动路径的过程,并演示搬运工作站仿真过程。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,机器人即将物料从载物台A搬运至载物台B,并返回原点。搬运工作站模型2、知识准备-反算机构驱动反算机构驱动是指使刚体沿着系统自动规划的路径运动到指定位置,并自行进行路径优化。序号参数名称参数含义1模式脱机：手动添加运动过程中的坐标并调整姿态。在线：通过外部PLC信号控制运动坐标2刚体选择对象选择要添加反算机构驱动的刚体3起始位置指定点设定刚体运动的起始点指定方位指定刚体运动的起始姿态4姿态名称指定位置指定刚体运动过程中的姿态方位，即调整TCP位置。姿态名称刚体运动过程中位置点的名称列表显示刚体运动路径中所有的经过点依次是删除、上移一位，下降一位目标位置3名称设置路径约束运动副的名称3、任务实施步骤1-3：设置基本机电对象和运动副依次将吸盘设置为刚体，碰撞体，并将吸盘与关节6设置为固定副。步骤4：设置运行时行为-吸盘在机械组件中单击“更多”选项卡,弹出“握爪”对话框,“选择对象”选择“吸盘”,“检测区域”选择“中心点、半径和高度”,“指定方位”选择以吸盘底部中心位置为起点沿Z轴正方向,“高度”和“半径”均设置为2,“持续时间”设置为0,将握爪命名为“吸盘”。3、任务实施步骤5：设置反算机构驱动在电气组件中单击“位置控制”选项卡,选择“反算机构驱动”命令,弹出“反算机构驱动”对话框,类型选择“离线”,“选择对象”参数选择吸盘,“起始位置”的“指定点”选择吸盘末端,将坐标系绕Y轴旋转180°,在“反算机构驱动”对话框中的“目标位置”参数中,单击“添加新姿态”图标,姿态列表中即出现“姿态1”,单击物料A拾取过渡点,按照“姿态1”的添加方法,沿着物料的取放路径,依次添加其他新姿态点,将反算机构驱动命名为“机器人搬运路径”,最后单击“确定”按钮。3、任务实施步骤6-7：设置仿真序列打开“仿真序列”对话框,“选择对象”选择基本机电对象中的吸盘,“持续时间”设置为0,勾选“运行时参数”列表中的“抓握”复选框,“值”设置为true,勾选“释放”复选框,“值”设置为false;“条件”参数的“选择条件对象”为传感器和执行器中的物料A拾取传感器,将“条件”的“参数”修改为“已触发”,“运算符”修改为“==”,“值”为true。将仿真序列命名为“拾取物料A。按照物料A拾取仿真序列的设置方式,依次建立“拾取物料B”“拾取物料C”,将“选择条件对象”分别更改为物料B拾取传感器、物料C拾取传感器。打开“仿真序列”对话框,“选择对象”选择基本机电对象中的吸盘,“持续时间”设置为0,勾选“运行时参数”列表中的“抓握”复选框,“值”设置为false,勾选“释放”复选框,“值”设置为true;“条件”参数的“选择条件对象”为传感器和执行器中的物料A放置传感器,将“运算符”修改为“==”,“值”设置为true。将仿真序列命名为“放置物料A”,按照物料A放置仿真序列的设置方式,依次建立“放置物料B”“放置物料C”,“选择条件对象”分别更改为物料B放置传感器、物料C放置传感器。3、任务实施步骤6-7：设置仿真序列3、任务实施步骤8：仿真演示单击主页“播放”按钮,观察机器人搬运物料过程。在运行时察看器中观察吸盘、传感器状态。任务四拓展训练1、任务描述本任务以搬运工作站模型运动为例,演示利用路径约束运动副规划机器人运动路径的过程,并演示搬运工作站仿真过程。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,机器人即将载物台A上的中间物料搬运至载物台B,并返回原点。搬运工作站模型2、知识准备-路径约束运动副路径约束运动副是指通过创建路径上一系列的点,控制刚体按指定姿