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摘要
制造业的机器人已经成为一个制造业的增值实体。机器人仿真是用来可视化整个机器人的应用系统仿真机器人手臂的运动合并组件包括在其环境中并检测机器人之间的碰撞和组件。本文介绍了一个项目的结果实现基于计算机的模型仿真大仓A1600码垛机器人。应用程序使用大仓A1600机器人码垛袋底生产线，并集中在挑选和地方应用。该项目的目标是生成一个计算机仿真模型代表实际机器人模式及其环境。该项目模拟机器人的前四个关节，即为腰、肩，肘和腰，重点放在位置上机器人的端部执行器，不管它的方向。该模型的开发使用的是workspace5作为仿真工具。使用2种方法，这是开发机器人的方法工作单元的仿真模型和方法执行机器人仿真。输出的项目将是一个三维视图的机器人手臂基于预定义几何级数的运动点，布局检查和机器人的可达性产生工作包络线，碰撞和附近的思念检测，并监测上的周期时间完成任务。该项目是离线编程并没有产生机器人语言。
1.介绍
制造业一直是就业的机器人公司在获得增值的实体竞争优势。Zomaya[1]描述了一些工业机器人的特点,降低成本劳动,增加灵活性和通用性,更高人类工作的精度和效率,更好的取代人类在危险的工作条件和不切实际的环境。
法林顿等人[2]表示机器人仿真是从传统的离散事件仿真不同
（DES）的五种方式中的某些功能方面和能力。机器人仿真涵盖了可视化的机器人通过其环境如何移动。基本上，模拟在很大程度上基于CAD和图形可视化工具。模拟其他类型数值模拟，与动态，传感和交易机器人的控制权。它已被接受的是，主要模拟的好处是减少成本和时间时
设计和证明系统（罗宾逊[3]）。
机器人仿真是一种运动学仿真工具主要用途是作为一个高度细节，细胞水平
验证工具（法林顿等人。[ 2 ]）和模拟系统的状态变化的基础上的一个或多个运动装置的运动（罗斯[ 4 ]）。它又是一个工具来验证机器人工作单元的过程
提供“模拟”站的机器人操作应用系统，以检查和评估不同的参数，如周期时间，对象碰撞，最优路径，工作单元布局和布局细胞中的实体相互尊重。
本文介绍了如何生成一台计算机基于模型的机器人码垛系统为了监控和评估整个机器人应用系统通过模拟。对机器人的仿真前四个关节的机器人，即作为腰部，肩、肘、腕。
本文分为五个部分。2节介绍目前的机器人应用系统。3节讨论了机器人工作单元的方法开发与仿真。一些仿真结果是在第4节和结论是绘制在第5节。
2.机器人和机器人码垛系统
本节介绍了机器人及其应用现行制度体系。应用程序使用大A1600机器人码垛垛袋的尽头生产线，并集中在挑选和地方应用。该机器人将挑选袋在拿起点把袋子放在一个托盘上。
机器人模型多关节四轴气动大仓A1600码垛机。它有在机器人类中，最快的周期时间是1600周期每小时，具有高可靠性和低维护要求。该机器人能够处理能力达140公斤。它还提供高精度高，重复定位精度为1mm。
机器人由几部分，即如基地，转子/链接1，下/链路2，上臂/链接3，连杆/ LINK4，法兰/ Link5，电机D-轴1和电机D-Axis2的。机器人的定位是根据它手坐标系。手坐标采用三维基于三个坐标系统轴（X，Y和Z）。
机器人码垛系统由大仓A1600码垛机器人，用于输送输送系统袋和托盘，托盘分配器，提供机器人工作单元和控制面板的边界人机界面的监控与控制。图1显示了机器人工作单元。
图1大仓A1600机器人码垛系统
码垛过程遵循一个标准运动模式由七个步骤组成从拾取站移动机器人手臂的路向托盘和回取站。图2显示运动模式
图2显示运动模式
每一个托盘将由十层五袋在每一层。这些袋子是根据特定的袋装置。图3显示了袋的安排。
图3显示了袋的安排。
3.方法
本节中呈现Workspace5作为模拟工具，并在显影的模型的方法和仿真的执行。 Workspace5是基于PC的支持三机器人仿真软件三维可视化。 Workspace5的某些功能是碰撞险情探测，CAD功能类似于ACIS图形内核为AUTO CAD，达到检查机器人优化位置和离线编程。
有2种类型的方法被应用，这是发展机器人的方法由程[ 5 ]和工作单元的仿真模型由GRAJO等人的机器人仿真方法。图[ 6 ]。图4显示的方法由程[ 5 ]和通过GRAJO等人的方法。如图5所示。
图4一个用于开发机器人工作单元的方法成[ 5 ]的仿真模型
图5 Grajo 等人的机器人仿真研究方法
3.1开发机器人的方法及工作单元的仿真模型
机器人工作单元模拟是“一个基于建模，解决问题的办法，旨在充分
生产用于机器人系统设计可靠的解决办法”程[5]）。他的方法包括六个步骤：
- 创建零件模型
零件模型是一种低水平或几何实体。这个使用实体建模的基本元素创建零件
特点workspace5。这些零件包括对大仓A1600及其设备组成工作单元如输送机、托盘和接车站。
2.建造设备模型
设备型号代表实际的工作单元组件并分为两种;机器人设备型号和非机器人装置的模型。建筑设备型号从开始定位零件模型的基础为基本坐标系统。大仓A1600由五个环节，这是转子/链接1，下/链路2，上臂/链接3，链接杠杆/ 链接4和法兰/ 链接5。这些链接附据此其数目通过使用附接Workspace5的功能。每个附加的链接进行以父/子式关系。
- 布局中的定位装置模型
对工作单元的布局模式是指环境，代表实际工作单元。至于这种情况下，所应用的坐标系是一方面协调大仓A1600系统。安置在环境中的模型和设备的基础上工作单元的实际布局。
4定义设备的布局
设备模型的运动属性定义了设备模型的关节运动限制条款的家里,位置,速度,加速度,和旅游。在Workspace5,每个关节都是考虑的一部分进行链接。菩提树的大仓酒店共同运营A1600,关节1是一个腰联合基地和转子之间的联系/ 链接1,关节2是肩关节的之间的联系转子/链接1和低/ 链接2、关节3是一个手肘联合连接/ 链接2上越低手臂/ 链接3联合4是一个腕关节链接上与连接杆臂/链接3 / 链接4和关节5是一个钳子的联合,这杆/ 链接4的链接的链接法兰/ Link5。每个关节都有自己的运动极限。一次关节已经定义,Workspace5意志自动定义了机器人的运动学。
5设备行为和编程
设备的运动是指机器人的动作在码垛过程中手臂。的运动是通过一系列的几何点（GPs）的确定创建运动的路径应遵循的机器人。定位GP和该系列是基于运动模式和袋布置。
在GP坐标通过使用输入Workspace5修饰功能。有三种方式创建的GP，这是通过输入每个值关节，输入X，Y和Z的绝对值，并通过鼠标点击。至于这个项目，最合适的方式获取准确的位置是通过输入的X，Y的绝对值和一个GP中的Z。 74GP一直在开发过程中确定。
- 执行工作单元的模拟和分析
仿真只集中在的位置机器人手臂，不包括其方向。 后编程，设备模型布局可以模拟随着时间的推移。仿真和分析的执行是使用Workspace5的特点。模拟模型能够观看机器人臂的移动，布局检查，机器人的可达性，循环时间监视和碰撞和近过错检测。
3.2机器人仿真的方法
该方法包括八个阶段，但项目只执行多达七个阶段：
我）
1阶段：定义问题
问题识别过程中定义问题背景的初步分析。电流系统有没有计算机为基础的模型，代表机器人中的应用。因此，它是不可能的监视和机器人码垛的性能评价系统。
2阶段：设计研究
该研究仅限于项目范围。 这个阶段获得适当的决策工具和要使用那些即将方法论。此外，适当的规划和里程碑需要完成。
3阶段：设计概念模型
概念模型是使用当前机器人系统的应用。这一阶段获得机器人参数的数据采集工作单元的发展。这些数据包括布局机器人应用，几何结构的机器人，机器人运动参数和机器人的周期时间。
4阶段：制定投入，假设和过程的定义
模拟机器人应用集中在三个活动，正在建设的机器人，运动路径码垛过程的编程和运行模拟。建立机器人的模型主要基于在使用CAD仓A1600的几何数据
Workspace5的功能。尺寸是指大仓A1600的CAD图纸。
一些空间数据需要考虑确定运动路径:
- 机器人将袋子挑起点在拾起站。
- 五点，代表一个袋子的安排奇数层。
- 五点，代表一个袋子的安排偶数层。
点的位置是在x，y和z坐标。 以每个托盘由袋十层与五袋每一层上，z需要十个增量值。
5阶段：建立，验证和确认模拟模型
在这个阶段，机器人的发展工作单元是基于所提出的方法程[ 5 ]。这是一个迭代阶段的目标提高模型的精度和运动。
验证对模型的基础上系统布局和机器人的周期时间的可视化完成任务。布局产生的使用工作区5是比较实际的系统布局。图6显示了在工作区5系统布局。
图6 在工作区5系统布局
在初步数据收集，一部录像显示实际的机器人在一天内完成任务记录。模型被假定为代表在同一运动的实际系统和能够在类似操作系统的实际执行一次电影中的循环时间。
6阶段实验与模型和寻找实验设计的机会
这一阶段相似于步骤六模拟运行的顺序对手臂的运动和碰撞分析检测。模拟的执行使用模拟工作区5特征。工作区5允许布局检查以备其他设备在机器人的可达性。它也能为任何即2个关节产生工作信封。在仿真过程中，显示一个周期时间。这个模拟允许碰撞和附近的错过检测在机器人关节和任何物体之间
在工作单元。这个项目是离线的编程。无论是机器人语言产生的，也不成长在实际工作单元。
7阶段：文件和演示
此阶段收集和文档的所有结果模拟产生。书面报告更好地了解实验的执行和分析。
4仿真结果
本节介绍模拟的执行头四个关节的机器人，即作为腰部（1）（），肩（2），肘（3）和腕（4）。它的重点只在手腕上，位置这为x，y和z，无论其取向的，它的数值是滚动，俯仰和偏航的值。
4.1机器人模型的验证
对模型验证是通过布局完成检查和测量机器人的的循环时间性能。
- 布局检查
该工作包络线表示的可达性机器人手臂表示机器人操作的限制，并可以使用安全的目的。 Workspace5有能力在计算所述机器人的工作包络线。 数字7示出了从三个第一生成的包络线机器人的关节。
图7 工作包络
b）周期
周期时间是指机器人完成任务的总时间。在仿真过程中，在状态栏上显示屏幕底部的周期时间。仿真日志也产生。有轻微的在真实和模拟过程周期时间的差异，这是11S。因此，机器人模型进行误差率与实际机器人相似1.39%。
4.2。碰撞检测
Workspace5是能够检查机器人关节之间或机器人关节和设备在工作单元之间的任何碰撞或近似碰撞。结果的实施例是如图8“没有发现冲突”。碰撞报告
图8碰撞报告
4.3动画
在仿真过程中可以创建一个动画。这个在AVI格式动画。图9显示了视图一个动画。
图9动画
5结论
机器人仿真是基于建模的方法机器人工作单元的性能分析。与传统的离散事件仿真，机器人仿真重点研究机器人的行为如运动和其他组件之间的相互作用在它的环境中。机器人模拟提供了高度—详细的三维可视化布局的一个工作单元。一些模拟包被合并碰撞检测功能，允许用户识别机器人和物体之间的任何干扰。它也提供周期时间监测，以验证多久一个机器人将完成一个给定的任务。编程机器人以最少的周期时间将确保更高的生产率生产的。与DES相比,机器人仿真软件包有能力编程模拟的模型转化为真正的机器人编程语言。lt;
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