虚拟样机技术可在制造物理样机前对设计进行正确性评估与验证,可排除移动焊接机器人的运动干涉,模拟焊缝跟踪并可得出各个运动机构间的协调关系,减少重大设计失误,降低开发成本。本文经小型化设计出的直角转弯移动焊接机器人,零部件较多,难免会出现装配或运动干涉问题,为增加物理样机的制造成功率,需对其进行一定的仿真验证。本章基于 ADAMS对直角转弯移动焊接机器人进行虚拟样机仿真,基于仿真结果完成物理样机的制造并进行实验,验证跟踪效果,最终在焊接现场进行试用以验证机器人的适应性。
ADAMS是美国MDI公司开发的一款功能强大的机械系统仿真分析软件,是目前工业产品设计应用最多的软件。其可以建立复杂机械系统的虚拟样机并准确的仿真其运动过程,在缩短研发周期的同时提高了产品设计质量。但对于复杂机械零件ADAMS自身建模能力弱,需借助其他CAD软件进行三维建模然后倒入ADAMS中进行分析。
应用CATIA完成了直角转弯移动焊接机器人整体的三维建模工作,本章应用MSC Sim Designer for CATIA软件将CATIA中模型将模型倒入ADAMS中。MSC Sim Designer for CATIA是构建于CATIA 软件的体系结构上,可将CATIA和ADAMS中的模型参数进行无缝连接。
移动焊接机器人属于复杂机械系统,整体仿真运算量大,需减小仿真计算量,将其模型进行简化,删去不影响仿真结果的零件,例如将螺纹连接件进行固定或布尔求和。
如图 5.1 所示为移动焊接机器人虚拟样机模型,在ADAMS中添加相应零件的材料属性,点击工具中合并质量,如图5.2所示,为机器人整体虚拟样机在全局参考系中的参数,可看出机器人整备质量约为 13.8Kg,满足设计要求。同时也可看出其质心在全局参考系中的位置、方向以及六个方向的惯性矩。
对于样机中运动部件添加相应的运动副,例如:转动副、螺旋副、平移副等,其中为更加真实的仿真移动焊接机器人在钢平面上的运动,在两车轮与地面间添加接触力,其参数如图 5.3 所示,按照设计动摩擦系数取 0.1,轮子变形量以穿透深度表示取 0.1。在可调节磁铁和尾部磁铁中心处各添加 50N 的吸附力,以常力表示。