５．１前言
第５章路径规划的仿真
通过建立焊接机器人路径规划的仿真系统，利用计算机快速计算和可视化 的特点，对点焊机器人路径规划进行仿真，可以对规划方案进行验证；也可让 技术员在规划阶段能够了解产品未来的制造过程，实现对生产系统有效的预测 性评价。在仿真环境下的试运行，有利于比较不同的工艺方案，并做出合理的 选择。本章介绍了可实现路径规划仿真的一些软件，并分析它们的优缺点，根 据现有条件确定使用ＣＡＴＩＡ来进行路径规划仿真；分析了机器人仿真的过程．
提出了使用ＣＡＴＩＡ进行路径规划仿真的技术路线，建立了机器人和侧围模型，
通过仿真，验证了路径规划的方法。
５．２路径规划仿真系统的各要素
一个路径规划仿真系统它要满足仿真的三个基本因素，如图５．１所示…。
图５．１仿真的三要素
第５章路径规划的仿真
第５章路径规划的仿真
并检查是否有干涉；缺点是不能对机器人的动力学和控制算法进行仿真。专业 机器人仿真软件的优点是操作简单，功能全面，后处理功能强大；缺点是费用 比较高昂。根据对上面软件的介绍并根据现有条件，选择ＣＡＴＩＡ作为仿真软件。
５．４路径规划仿真
使用ＣＡＴＩＡ进行焊接机器人路径规划仿真的技术路线如下
圉５ ２路径规划仿真技术路线
根据上述的技术路线，使用ＣＡＴＩＡ对侧围点焊机器人工位的第三台机器人 的焊接路径进行仿真。
５．４．１侧围工位模型的建立
根据路径规划的仿真的技术路线，在进行仿真之前，应先在ＣＡＴＩＡ实体建 模模块中建立侧围工位模型，它包括点焊机器人模型、侧围模型ｅ如图５．３和 ５．４所示。
图５３点焊机器人的３Ｄ模型
第５辛路径规划的仿真
５．４．２路径规划仿真
建立好模型以后，进入ＣＡＴＩＡ的数字模型（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｏｃｋｕｐ）下的数字模 型运动分析（ＤＭＵ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）单元，就可以进行仿真了，
在数字模型运动分析中，提供了两种模拟方式，一种是使用命令模拟运动
（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｇｉｔｈ Ｃｏｍｍａｎｄ），仅单纯进行结构几何操作，不考虑时间问题，
没有速度、加速度等分析，使用方式比较简单。另一种是使用法则模拟运动
（ｓｉ ｍＬｌｌＲｔ｛ｏｎ ｗｉｔｈ Ｌａｗ），需自定义公式（ＦｏｒｍｕＩａ）或法则（Ｌａｗ），设置驱动
杆件的运动速度，可记录杆件的位置、速度与加速度。本研究采用法则模拟运 动方式。
５．４侧围模型 使用方式如下：
Ｉ，首先为帆器人的各关节创建接头、同定杆与驱动命令。
２．进入法则运动模拟界面，如图５．５所示。
圉５ ５法则运动植拟界面
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第５章路径规划的仿真 ３．单击Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ菜单，选择欲模拟的机构。
４．在模型的适当位置选择一点（本研究选择机器人手臂的端点）设置速度，
创建公式如下：
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．１＼Ｃｏｍｍａｎｄｓ＼Ｃｏｍｍａｎｄ．１＼Ａｎｇｌｅ＝
（ＭｅｃｈａｎｉⅫ．１＼ＫＩＮＴｉｍｅ／ｌＳ）＊３６ｄｅｇ
其中Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．１＼Ｃｏｍｍａｎｄｓ＼Ｃｏｍｍａｎｄ．１＼ｈｎｇｌｅ为驱动命令，即两杆件的夹 角，单位为度（ｄｅｇ）：Ｍｅｃｈａｎｉａｍ．１＼ＫＩＮＴｉｍｅ为操作时间，单位为秒（Ｓ），此公 式设定机器人的速度是每秒钟转动３６度，如图５．６所示。
圈５．６设置机器人速度
５．Ｓｔａｒｔ选项可以设置仿真的起始与终止时间．单击，出现如图５．７所示 的对话框，在此可以更改终止时间。
图５．７更改终止时间
６．设置步骤（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｔｅｐｓ），运动模拟时．每个操作的时间间隔等于 总行程除以步骤的数目（Ｎｕｍｂｅｒｏｆ ｓｔｅｐｓ），若时间是ｌｏｓ，共分为１００个步骤，
则播放运动时每隔１０／１００＝０．１ｓ会有一个画面。步骤数目越多则运动模拟越精 细。
第５章路径规划的仿真
７．单击Ａｃｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ，出现如图５．８所示的窗口，图中列出测量点的各 项运动数据，单击就可以得到欲观察项目的数据。
８．进行干涉分析。Ａｎａｌｙｓｉｓ选项可以在机构运动的同时，进行干涉分析。
圈５．８ Ａｃｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ界面
在此之前，先使用功能创建干涉分析，如图Ｓ．９所示。单击Ａｎａｌｙｓｉｓ出现 的窗口，加入分析项目就并设置好干涉分析的参数（如图５．１０所示）就可以进 行分析了。若运动时杆件有干涉情况时，ＣＡＴＩＡ会将杆件壳起，并放慢运动速度，
以警告此时发生干涉。
图５．９漆加干涉分析项目
经过对焊接路径进行仿真，所示并没有发生干涉现象，并且时间上比生产 节拍少１４ｓ了，使得该机器人工位的生产周期小于生产节拍，说明该方案是有 效的。
第５章路径规划的仿真
５．５小结
图５．１０干涉分析参数设置
本章分析了路径规划仿真系统的各要素，并根据实际条件选择ＣＡＴＩＡ作为 仿真软件，提出了使用ＣＡＴＩＡ进行仿真的技术路线。最后以侧围点焊机器人工 位的第三台机器人为例，建立了侧围和机器人的ＣＡＴＩＡ模型，对机器人焊接路 径进行仿真，验证了路径规划的方案。仿真结果表明，规划方案是有效的。