MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的应用

MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的应用
MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的应用

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/3519110342.html,

MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的应用

作者:刘相权

来源:《教育教学论坛》2018年第15期

摘要:本文简要介绍了MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的基本应用。以

PUMA560机器人为研究对象,在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox建立了该机器人的运动学模型,并对其进行求解,绘制了关节运动曲线和机器人末端运动轨迹。通过使用虚拟仿真技术,使学生的创新能力和实践能力得到提高。

关键词:MATLAB;机器人;虚拟仿真;实验教学

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)15-0261-02

在机器人学课程的实验教学中,一方面由于机器人价格比较昂贵,不可能用许多实际的机器人来作为教学实验设备,另一方面,由于机器人的教学涉及大量数学运算,手工计算烦琐,采用虚拟仿真技术可以有效地提高教学的质量和效率,在实验教学中的作用越来越明显[1]。

本文以PUMA560机器人为研究对象,采用改进的D-H法分析其结构和连杆参数,运用Robotics Toolbox构建运动学模型并进行运动学仿真。

一、PUMA560机器人的结构及连杆参数

PUMA560机器人是美国Unimation公司生产的6自由度串联结构机器人,本文采用改进

的D-H法建立6个杆件的固接坐标系,如图1所示。

二、PUMA560机器人的运动学仿真

1.机器人模型的建立。在Robotics Toolbox中,构建机器人模型关键在于构建各个杆件和关节,Link函数用来创建一个杆件,其一般形式为:

L=Link([theta d a alpha sigma],CONVENTION)

根据表1的数据,构建模型的仿真程序如下:

三、结束语

通过研究利用MATLAB软件进行虚拟仿真实验教学,克服了机器人实验设备数量不足的现状,把学生从烦琐的数值计算中解脱出来,实现了实验教学的创新,获得了良好的教学效

最新西华大学机器人创新设计实验报告(工业机械手模拟仿真)

实验报告 (理工类) 课程名称: 机器人创新实验 课程代码: 6003199 学院(直属系): 机械学院机械设计制造系 年级/专业/班: 2010级机制3班 学生姓名: 学号: 实验总成绩: 任课教师: 李炜 开课学院: 机械工程与自动化学院 实验中心名称: 机械工程基础实验中心

一、设计题目 工业机器人设计及仿真分析 二、成员分工:(5分) 三、设计方案:(整个系统工作原理和设计)(20分) 1、功能分析 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 本次我们小组所设计的工业机器人主要用来完成以下任务: (1)、完成工业生产上主要焊接任务; (2)、能够在上产中完成油漆、染料等喷涂工作; (3)、完成加工工件的夹持、送料与转位任务; (5)、对复杂的曲线曲面类零件加工;(机械手式数控加工机床,如英国DELCAM公司所提供的风力发电机叶片加工方案,起辅助软体为powermill,本身为DELCAM公司出品)

虚拟仿真软件在机械专业教学中的应用实践

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/3519110342.html, 虚拟仿真软件在机械专业教学中的应用实践作者:华剑徐小兵 来源:《大学教育》2020年第02期 [摘要]该研究结合新工科建设和工程教育专业认证工程的背景,提出了将虚拟仿真软件用于机械专业教学的方法。总体介绍了机械行业虚拟仿真软件的种类、特点、功能以及适用的课程,详细阐述了SolidWorks、Ansvs、Adams和Matlab这四种软件在机械原理、机械设计、机械控制工程基础等课程的应用、实践表明,将上述软件用于机械专业学生的培养,有助于提高学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力。 [关键词]机械专业;虚拟仿真软件;创新能力;教学 [中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2020) 02-0014-03 近年来,随工程教育中“新工科”建设的快速开展和工程教育专业认证工作的不断推进,国内各高校在机械工程专业的教学中越来越强调对学生科技创新能力和解决复杂T程问题能力的培养[l]。要培养上述能力,离不开科学的实践教学体系和完善的校内外实验基地建设[2]。但目前大多普通本科高校的机械专业实践教学面临如下困难:一是资金、场地和实验人员有限,不能满足培养方案对实践教学所占学时、学分比例以及实验室软硬件建设的要求。二是考虑到对企业管理、安全生产、经济效益等方面的影响,机械制造企业对学生实习实践的接纳程度逐年下降。三是由于教学组织、教学手段和教学方法的原因,部分实践环节的现场教学,对提高学生能力的作用有限。四是实验设备使用频繁,需要定期维护及检修,出故障的概率较高,不利于实践教学的顺利开展。借助于计算机性能的提高、网络技术的发展以及机械工程仿真软件的推广,虚拟仿真实验为解决机械专业实践教学的上述问题提供了有效手段。虚拟仿真教学已在能源动力工程等专业[3]、机械原理、机械设计[4-6]等课程的实践教学中得到了广泛应用,对 现场实践教学形成了有益补充,并成了机械工程教育中的热点。 长江大学机械设计制造及其自动化专业是湖北省品牌专业、教育部特色专业,于2012年人选教育部卓越工程师教育培养计划。在我校机械设计制造及其自动化专业的课程体系中,机械原理、机械设计、机械创新设计、机器人技术基础、工程流体力学与流体机械、毕业设计等课程与教学环节与工程实践结合较为紧密。由于受到传统教学观念、教材内容和教学硬件设施的限制,在以往的教学实践中,教师们主要将重点放在学生对理论知识的理解和考试知识点的掌握上,平时作业主要以公式计算为主,考试主要强调学生对概念、理论公式的记忆,而不太重视学生对理论知识在工程实际中的应用,从而导致学生会推导公式、能够考高分,但不知如何将理论知识运用于工程实践的情况,这就造成了人才培养与企业需求的脱节。为了使人才培养契合新工科与专业认证的要求,近年来,在专业课程教学中,我们结合石油装备行业背景与

虚拟机器人仿真软件使用使用说明

热博机器人3D仿真系统 用 户 手 册

杭州热博科技有限公司 1.软件介绍 RB-3DRSS是热博科技有限公司新近推出的一款以.NET平台为基础,在Microsoft Windows平台上使用3D技术开发的3D机器人仿真软件。用户通过构建虚拟机器人、虚拟环境,编写虚拟机器人的驱动程序,模拟现实情况下机器人在特定环境中的运行情况。 RB-3DRSS与市面上的同类产品相比,它具有如下的特点: 1.全3D场景。用户可自由控制视角的位置,角度。 2.先进的物理引擎技术,引入真实世界的重力、作用力、反作用力、速度、加速度、摩擦力等概念,是一款真正意义上的仿真软件。 3.逼真的仿真效果。采用虚拟现实技术,高度接近实际环境下的机器人运动状态,大大简化实际机器人调试过程。

4.实时运行调试。运行时,依据实际运行情况,调整机器人参数,帮助用户快速实现理想中的效果。 5.自由灵活的机器人搭建与场地搭建。用户可自由选择机器人及其配件,进行机器人搭建,可自行编辑3D训练比赛场地,所想即所得。 6.单人或多人的对抗过程。用户可添加多个机器人,自由组队进行队伍间对抗。7.与机器人图形化开发平台无缝连接。其生成的控制程序代码可在虚拟仿真系统中直接调用,大大节省编程时间。

系统配置要求 操作系统:win98,win2000全系列,winXp,win2003 server 运行环境:.Net Framework v2.0,DirectX 9.0c 最低硬件配置: 2.0GHz以上主频的CPU,512M内存,64M显存以上的3D显卡.支持1024×768分辨率,16bit颜色的监视器,声卡 推荐配置: 3.0G以上主频的CPU,1G内存,128M显存的3D显卡,支持1024×768分辨率,16bit 颜色监视器,声卡

Adams柔性体例子—机器人Adams虚拟实验详细步骤

一.ADAMS软件简介 (2) 1.1ADAMS软件概述 (2) 1.2用户界面模块(ADAMS/View) (3) 1.3求解器模块(ADAMS/Solver) (5) 1.4后处理模块(ADAMS/PostProcessor) (6) 1.5控制模块(ADAMS/Controls) (8) 二.典型机器人虚拟实验 (9) 2.1串联机器人 (9) 2.1.1 运动学分析 (9) 2.1.2 动力学分析 (14) 2.1.3 轨迹规划 (17) 2.1.4 基于ADAMS和MATLAB的联合运动控制 (22)

一.ADAMS软件简介 虚拟样机仿真分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)是对机械系统的运动学与动力学进行仿真的商用软件,由美国MDI (Mechnical Dynamics Inc.)开发,在经历了12个版本后,被美国MSC公司收购。ADAMS集建模、计算和后处理于一体,ADAMS有许多个模块组成,基本模块是View模块和Postprocess模块,通常的机械系统都可以用这两个模块来完成,另外在ADAMS中还针对专业领域而单独开发的一些专用模块和嵌入模块,例如专业模块包括汽车模块ADAMS/Car、发动机模块ADAMS/Engine、火车模块 ADAMS/Rail、飞机模块ADAMS/Aircraft等;嵌入模块如振动模块 ADAMS/Vibration、耐久性模块ADAMS/Durability、液压模块ADAMS/Hydraulic、控制模块ADAMS/Control和柔性体模块ADAMS/AutoFlex等[3]。 1.1ADAMS软件概述 ADAMS是以计算多体系统动力学(Computational Dynamics of Multibody Systems)为基础,包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件,利用它可以建立复杂机械系统的运动学和动力学模型,其模型可以是刚体的,也可以是柔性体,以及刚柔混合体模型。如果在产品的概念设计阶段就采取ADAMS进行辅助分析,就可以在建造真实的物理样机之前,对产品进行各种性能测试,达到缩短开发周期、降低开发成本的目的。 ADAMS,即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)该软件是美国MDI公司(Mechnical Dynamics Inc.)开发的虚

工业机器人工程应用虚拟仿真教程教学提纲

工业机器人工程应用虚拟仿真教程教学提纲 一、说明 1?'课程的性质和内容 《工业机器人工程应用虚拟仿真教程》课程是髙级技工学校工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括:Robot Studio软件的操作、建模、Smart 组建的使用、轨迹离线编程、动画效果的制作、模拟工作站的构建、仿真验证以及在线操作。 2?课程的任务和要求 本课程的主要任务是培养学生熟练操作Robot Studio软件,并能通过Robot StiMio 软件对工业机器人进行应用开发、调试、现场维护,为学生从事工业机器人工程技术人员打下的必要的专业基础。 通过本课程的学习,学生应该达到以下儿个方面的专业基础。 (1)了解Robot Studio工业机器人仿真软件的基础知识,掌握软件使用方法和技巧。 (2)掌握构建基本仿真工业机器人工作站的方法。 (3)能熟练在Robot Studio软件中创建工件、工具模型。 (4)掌握工业机器人离线轨迹编程方法。 (5)掌握Smart组建的应用。 (6)掌握带导轨和变位机的机器人系统创建于应用方法。 (7)了解ScreenMaker示教器用户自定义界面的操作。 (8)掌握Robot Studio软件的在线功能。 3?教学中注意的问题 (1)本课程教学最好采用理论与实际相结合的一体化教学方式,借助多媒体网络教室,一人一机,使用多媒体课件讲解与软件操作相结合。 (2)理论教学中应帮助学生总结并灵活运用所学的相关知识,本着够用的原则讲授,切忌面面俱到。对工业机器人仿真操作不作深入探讨,仅作一般性了解。 (3)实践教学环节中对工业机器人Robot Studio仿真软件常用功能作简单介绍,重点培养学生使用软件对工业机器人进行基本操作、功能设置、二次开发、在线监控与编程、方案设讣和检验。教师教学中多联系生产实际并选用一些工业上经典的匸业机器人使用案例进行讲解,提高学生对工业机器人进行应用开发、调试、现场维护的能力。 二、学时分配表

高校工业机器人虚拟仿真实训中心建设方案

工业机器人教学实训室方案 1、XS-XN虚拟工业机器人教学实训系统技术指标: (可对FANUC、ABB、KUKA、MOTOMAN(安川)等工业机器人进行现场示教编程学习)1.1、虚拟工业机器人教学实训系统组成: 虚拟机器人教学实训系统单元是在计算机中构造虚拟的六自由度工业机器人应用环境,学员可以使用真实的手持盒,操作虚拟工业环境中的虚拟机器人,包括示教、再现编程等。都能在系统中通过工业机器人的三维图形仿真出来。

1.2、虚拟工业机器人教学实训系统功能要求: ★该实训系统需采用真实的工业机器人控制系统和真实手持示教器控制虚拟的工业机器人完成工业机器人的现场示教编程教学要求。 ★该实训系统配两个不同工业机器人手持示教盒,通过更换手持示教器能够对ABB、FANUC两种品牌工业机器人进行现场示教编程训练; 该实训系统能够支持外部三维模型的导入功能,增加教学的多样性。 ★该实训系统具有工业机器人的理论考试考工及实践考试考工功能,能够自动出题、评分。 该实训系统具有机器人碰撞检测功能,可以检测学示教过程中发生的碰撞错误。1.3虚拟工业机器人教学实训系统技术要求:

1.4、基本技术参数 输入电源:AC220V±10%(单相三线);配AC220V 三眼插座1个 整体功率:<400VA; 工作环境:温度-5oC~+40oC;湿度85%(25oC);海拔<4000m; 安全保护:具有漏电保护,安全符合国家标准 1.5、能够开设的实验内容 A.原理性实验: 1.多自由度工业机器人关节运动控制底层算法实验 2.多自由度工业机器人直线运动轨迹控制底层算法实验 3.多自由度工业机器人圆弧运动轨迹控制底层算法实验 4.多自由度工业机器人加减速约束控制底层算法实验 B.应用性实验: 1.工业机器人手持示教器的认知及使用实验 2.工业机器人各类坐标系转换实验 3.工业机器人编程指令的学习实验 4.工业机器人工具坐标系和用户坐标系设置实验 5.工业机器人控制器IO信号设置和监控实验 6.工业机器人参数、变量的调整实验 7.工业机器人程序调用和自动运行实验 8.工业机器人机床上下料示教编程实验 9.工业机器人的搬运/堆垛示教编程实验 10.工业机器人的点胶/焊接示教编程实验 11.工业机器人装配示教编程实验 12.工业机器人碰撞实验 C.技能考核 1.工业机器人理论考试考工 2.工业机器人实践考试考工 1.6、配套资料 工业机器人操作与编程理论教学大纲

虚拟仿真实训平台在实践教学的应用-教育文档

虚拟仿真实训平台在实践教学的应用 1虚拟仿真技术的现状 随着互联网技术及虚拟仿真技术的飞速发展,虚拟仿真实训平台平台这一教育资源也逐渐受到了教育界人士的青睐。目前国内投入运营的虚拟仿真实训平台平台屈指可数,以西南交通大学龙绪明教授为例,其率领团队开发的《SMT虚拟实践平台》已于2015 年初完成,目前被西南交通大学、北京理工学院使用;辽宁省交通高等专科学校的《地铁线路控制虚拟仿真》也在轨道交通工程系的实训课程中使用。这些虚拟教学手段的使用在教学过程中改善了教学效果。 2虚拟仿真实训平台的特点 2.1可制定“理、虚、实”一体化的实践教学计划,将虚拟仿真训练有效的应用于实践教学环节中 原有的“理- 实”教学模式是利用现有的实验实训教学环境结合理论内容来进行教学,实践教学过程中,受到实验实训环境不完善、实验耗材昂贵、实验实训环境安全隐患等诸多因素制约,影响了实训的效果,不能达到职业教育对实践教学的要求。在融入了虚拟仿真实训平台基地环境之后,很大程度上解决了上述问题,并且可以在任何时间、地点、终端的情况下进行实践训练,构建出“理、虚、实”一体化的实践教学模式,切实提升学生的实践动手能力。

2.2可设计小概率事件训练方案,在虚拟环境中反复训练学生解决实际生产操作中所出现的故障、问题,避免学生在真实生 产中误操作导致安全事故 电气设备、机械设备对操作者的熟练程度要求比较高,在不熟悉设备的情况下往往会面临高电压、高温度的危险,误操作会导致操作者的受伤或生产企业的损失。虚拟仿真实训平台应用于实践教学,将让学生在面对真实设备前,实现对设备的原理、设备的外观、操作方法、注意事项、小概率事件及维修保养等各个生产环节的熟练掌握,最大程度为学生提供安全保障。 3虚拟仿真实训平台应用研究的必要性 2016年底,辽宁省教育厅将对开发的七个虚拟仿真实训平台基地进行验收,虚拟仿真实训平台基地即将投入运营,如何充分利用虚拟仿真实训平台平台,发挥其在实践教学中的作用,正实现“理、虚、实教学一体化”的问题已迫在眉睫。 通过本文的探讨,为虚拟仿真实训平台基地的开发注入新的思路,并为虚拟仿真实训平台基地的合理使用提供理论依据;丰富虚拟仿真实训平台基地平台的应用及推广体系,为虚拟仿真实训平台平台的应用和推广提供更多建设性的可操作方案。 通过对照传统实训基地教学模式,充分发掘虚拟仿真实训平台基地的教学优势,创建以虚拟仿真实训平台为主体的实践教学模式;利用虚拟仿真技术完善传统实践教学环节,构建科学合理的“理、虚、实”一体化实践教学体系。

中学信息技术《机器人仿真系统》教案

中学信息技术《机器人仿真系统》教案第16课机器人仿真系统 【教学目标】 .知识目标 ◆认识仿真下的虚拟机器人; ◆能用NSTRSS设计场地、构建机器人并利用仿真环境进行组队测试。 2.过程与方法 ◆通过教师演示在虚拟仿真环境下的机器人运行,激发学生兴趣; ◆通过教师讲解虚拟仿真软件,培养学生对新软件的兴趣; ◆通过让学生自己动手调试,体会学习新事物的乐趣。 3.情感态度与价值观 ◆使学生领悟“自由无限,创意无限,只有想不到,没有做不到”的道理; ◆培养学生积极探索、敢于实践、大胆创新的精神和意识。 【教法选择】 示例讲解、任务驱动、辅导答疑。 【教学重点】 .用NSTRSS仿真系统设计仿真场地;

2.搭建仿真机器人; 3.运行仿真。 【教学难点】 .设计场地; 2.搭建仿真机器人。 【教学过程】 一、巩固1日知,引入新知 教师活动 将上节课学生完成的在现实场地中运行的走迷宫机器人进行分组比赛,一是能够检验学生的学习情况,二是能调动起学生的积极性,三是为引入仿真系统做准备。 学生活动 小组合作,调试机器人程序,检查机器人的搭建,准备比赛。 教师活动 通过比赛,提出问题:同学们想不想经常地进行这样的比赛呢?但是在现实中调试,需要很多的时间,而且还需要固定的场地环境等等,非常不方便,我们有没有什么好办法解决这个问颢? 引入纳英特的仿真模拟系统,展示它的特点,与现实情况做比较。 教师给学生演示讲解:

.关于仿真系统 什么是仿真系统?仿真系统是机器人的设计、实现,完全在虚拟的环境中,以虚拟的形式出现,它以优化机器人硬件和软件设计、缩短研发周期、节约成本为特色,解决机器人设计过程的不足。 2.初识NSTRSS软件 NSTRSS是NST科技新近推出的一款以.NET平台为基础,使用microsoftDirectX9.0技术的3D机器人仿真软件。用户通过构建虚拟机器人、虚拟环境,编写虚拟机器人的驱动程序,模拟现实情况下机器人在特定环境中的运行情况。 NSTRSS与市面上的同类产品相比,它具有如下的特点:全3D场景。用户可自由控制视角的位置及角度,甚至以第一人称方式进行场景漫游; 逼真的仿真效果。采用虚拟现实技术,高度接近实际环境下的机器人运动状态,大大简化实际机器人调试过程; 实时运行调试。运行时,依据实际运行情况,调整机器人参数,帮助用户快速实现理想中的效果; 自由灵活的机器人搭建与场地搭建。用户可自由选择机器人及其配件,进行机器人搭建,可自行编辑3D训练比赛场地,所想即所得; 单人或多人的对抗过程。用户可添加多个机器人,自由组队进行队伍间对抗;

虚拟仿真实验教学中心平台建设方案

湖北警官学院虚拟仿真实验教学建设方案 一、方案背景 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容,是学科专业与信息技术深度融合的产物。为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高〔2012〕4号)精神,根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,教育部决定于2013年启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。其中虚拟仿真实验教学的管理和共享平台是中心建设的重要内容之一。 目前,大多数高校都有针对课程使用实验教学软件,但由于每个专业或课程的情况不同,购买的软件所采用的工作环境、体系结构、编程语言、开发方法等也各不相同。由于学校管理工作的复杂性,各校乃至校内各专业的实验教学建设大都自成体系,各自为政,形成了“信息孤岛”。主要面临如下问题:? 管理混乱,各种实验教学软件缺乏统一的集中管理。 ? 使用不规范,缺乏统一的操作模式和管理方式; ? 可扩展性差,无法支持课程和相应实验的扩展; ? 各系统的数据无法共享,容易形成“信息孤岛”; ? 缺乏足够的开放性; ? 软件部署复杂,不同的软件不能运行在同一台服务器上; 二、方案目标 该方案的目标就是高效管理实验教学资源,实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享,满足多地区、多学校和多学科专业的虚拟仿真实验教学的需求。平台要实现学校购置的所有实验软件统一接入和学生在平台下进行统一实验的目的,通过系统间的无缝连接,使之达到一个整体的实验效果,学校通过该平台的部署,不仅可以促进系统的耦合度,解决信息孤岛的问题,还可以使学校能够迅速实施第三方的实验教学软件。 平台提供了全方位的虚拟实验教学辅助功能,包括:门户网站、实验前的理论学习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程的智能指导、实验结果的自动批改、实验成绩统计查询、在线答疑、实验教学效

最新利用虚拟仿真技术辅助机器人

利用虚拟仿真技术辅 助机器人

关于利用虚拟仿真技术辅助机器人维修示教的探讨 周政华 (山西华泽铝电有限公司电解厂) 摘要:利用机器人虚拟仿真技术,可使检修人员在系统离线状态下对机器人进行编程,并以三维图形方式显示出机器人实际运行轨迹,这样通过 离线编程平台进行新系统的测试,既避免了应用上的风险,保证了机器 人系统的安全性,同时又降低了新程序应用的测试成本,并可以作为培 训系统供检修人员进行虚拟操作使用。 关键词:虚拟仿真离线编程机器人 1 引言 在实际设备运行过程中存在许多影响正常生产状态的因素,而如何优化生产过程,减少这些因素所造成的损失,而仿真技术可以将设备放在一个虚拟环境中,通过对已出现或未知的问题进行模拟,为找出解决此类问题提供了便捷的方法,这样不仅可以减少检修时间,保证生产的正常,也可以保证操作安全。而机器人离线技术的出现以及虚拟仿真技术的发展,正是应这样的要求,不仅可以将人从危险和恶劣的环境中解脱出来,也可以解决远程控制中的通信延时问题,同时利用机器人仿真技术可直观显示出机器人实际运行轨迹,而且不占用机器人作业时间,有利于提高经济效益。 2仿真基本理论 机器人仿真技术分为两大类:第一大类是设计机器人时所必须具有的结构分析和运动分析仿真包括:(1)机器人的物理特性,比如

形状等;(2)是机器人的动态特性,比如加速度、速度等,这需要参考机器人本身的动力学方程,而这个方程用来描述机器人的运动轨迹和特性。 2.1机器人的结构仿真主要是对机器人进行物理特性仿真,在虚拟环境中是以三维实体模型表现的,可以用市面上较常用的 Pro/E、UG、CATIA等三维设计软件进行建模。 2.2 机器人的运动学仿真是通过对建立的的函数模型,然后利用ADMAS、Matlab等专业软件对模型进行运动分析,例如图2.1为一台串联六自由度关节式机器人。 图2.1 两个相邻坐标系i与i-1间的齐次变换矩阵(i=1,2,3…,6)为 其中:a i-1为杆长;d i为杆件偏距; i为关节变量。经运动学整解,可得到机器人末端的位姿,而已知机器人末端的位姿,经过运

工程案例—机器人Adams虚拟实验详细步骤(精)

一.ADAMS软件简介 虚拟样机仿真分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)是对机械系统的运动学与动力学进行仿真的商用软件,由美国MDI (Mechnical Dynamics Inc.)开发,在经历了12个版本后,被美国MSC公司收购。ADAMS集建模、计算和后处理于一体,ADAMS有许多个模块组成,基本模块是View模块和Postprocess模块,通常的机械系统都可以用这两个模块来完成,另外在ADAMS中还针对专业领域而单独开发的一些专用模块和嵌入模块,例如专业模块包括汽车模块ADAMS/Car、发动机模块ADAMS/Engine、火车模块ADAMS/Rail、飞机模块ADAMS/Aircraft等;嵌入模块如振动模块ADAMS/Vibration、耐久性模块ADAMS/Durability、液压模块ADAMS/Hydraulic、控制模块ADAMS/Control和柔性体模块ADAMS/AutoFlex等[3]。 1.1ADAMS软件概述 ADAMS是以计算多体系统动力学(Computational Dynamics of Multibody Systems)为基础,包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件,利用它可以建立复杂机械系统的运动学和动力学模型,其模型可以是刚体的,也可以是柔性体,以及刚柔混合体模型。如果在产品的概念设计阶段就采取ADAMS 进行辅助分析,就可以在建造真实的物理样机之前,对产品进行各种性能测试,达到缩短开发周期、降低开发成本的目的。 ADAMS,即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)该软件是美国MDI公司(Mechnical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前,ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态分析软件国际市场份额的统计资料,ADAMS 软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额。 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,

虚拟仿真实验教学中心安全管理制度

虚拟仿真实验教学中心安全管理制度 一、实验室是教学、科研重要基地,为了确保教学、科研工作的顺利进行,保障实验室的安全和正常运行,特制定本制度。 二、实验室安全工作实行岗位责任制,实验室主任负责把每个实验室房间的安全工作落实到人,做到每个房间都有专人管理,专人负责。随时消除事故隐患,配备必要的消防器材。 三、保持实验室走道畅通,设备器材摆放整齐,排列有序,未经保卫部门同意,严禁走廊堆放杂物和在走廊打隔段,阻挡安全通道。 四、实验室房屋是学校的固定资产,无论其建设经费来源,均属学校资产。实验室房屋结构不得破坏。任何人不得随意在实验室内打隔断,毁坏结构、毁坏电路,如因教学、科研需要改造的,必须落实经费然后向有关部门提出申请。 五、实验室是教学科研的场所,室内严禁吸烟。特别是有易燃易瀑的实验室绝对禁止烟火,严禁吸烟动用明火。因工作需要少量存储易燃易爆物品,必须符合安全存放要求。 六、学生必须在教师或实验室技术人员的技术指导下,按操作规程进行实验,毕业设计学生和研究生的实验由导师负责,环境封闭的实验室不得单人操作电器设备,危险性的实验必须有安全防护措施并要有人监护。 七、未经管理人员的许可,任何人不得随意动用实验室内的仪器设备。因不听指挥或违反操作规程而导致仪器设备损坏者,要追究责任,并赔偿损失。 八、大型精密仪器要有专人维修和使用,要严格遵守操作规程,设备运行时,操作人员必须坚守岗位,不得随意离去。非专职操作人员使用大型精密仪器,必须经过培训合格后才能上机。 九、大型精密仪器不得带病工作,发现仪器设备不能正常工作,出现漏水、漏油、漏气、漏电,以及仪器使用时声音的变化等现象,仪器设备负责人应及停用该仪器,并及时报请学院维修。 十、使用易燃气体,如乙炔、氢气、氧气、煤气等必须遵守操作规程。要有安全措施。严格按照使用要求的条件去工作。 十一、电源、电闸下禁止摆放易燃物品和仪器设备。防止电源打火引起火灾,出现问题及时关掉电源。安装电源、电闸要到指定的电力管理部门,不得私自乱

国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单

北京大学地球科学虚拟仿真实验教学中心教育部 中国人民大学基于大数据文科综合训练虚拟仿真实验教学中心教育部清华大学材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心教育部 北京交通大学交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心教育部 北京化工大学化工过程虚拟仿真实验教学中心教育部 北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心教育部 中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心教育部 中央美术学院艺术、设计与建筑虚拟仿真实验教学中心教育部 华北电力大学电力工业全过程仿真实验教学中心教育部 南开大学经济虚拟仿真实验教学中心教育部 天津大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部 大连理工大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部 东北大学机械装备虚拟仿真实验教学中心教育部 吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心教育部 东北师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心教育部 东北林业大学森林工程虚拟仿真实验教学中心教育部 同济大学力学虚拟仿真实验教学中心教育部 上海交通大学机电学科虚拟仿真实验教学中心教育部 华东理工大学石油和化工过程控制工程虚拟仿真实验教学中心教育部东华大学管理决策虚拟仿真实验教学中心教育部 南京大学社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心教育部 东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心教育部 河海大学力学与水工程虚拟仿真实验教学中心教育部 南京农业大学农业生物学虚拟仿真实验教学中心教育部 中国药科大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部 浙江大学化工类虚拟仿真实验中心教育部 厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心教育部 山东大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部 武汉大学电力生产过程虚拟仿真实验教学中心教育部 武汉理工大学水路交通虚拟仿真实验教学中心教育部 华中师范大学心理与行为虚拟实验教学中心教育部 中南财经政法大学经济管理行为仿真实验中心教育部 湖南大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部 中南大学矿冶工程化学虚拟仿真实验教学中心教育部 中山大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部 华南理工大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部 四川大学华西临床虚拟仿真实验教学中心教育部 重庆大学能源与动力电气虚拟仿真实验教学中心教育部 西南交通大学交通运输虚拟仿真实验教学中心教育部 电子科技大学电子与通信系统虚拟仿真实验教学中心教育部 西南大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部 西南财经大学现代金融虚拟仿真实验教学中心教育部 西安交通大学通信与信息系统虚拟仿真实验教学中心教育部 西安电子科技大学电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心教育部

《工业机器人工程应用虚拟仿真》课程标准

《工业机器人工程应用虚拟仿真》课程标准制定人:高亮制定时间:2016年10月 批准人:批准时间: 适用专业:工业机器人技术专业课程类型: 建议学时:102 学分:8 本课程旨在提高学生在机器人方面的综合素质,着重使学生掌握从事机器人加工类企业中机器人工作所必备的知识和基本技能,初步形成处理实际问题的能力。培养其分析问题和解决问题的学习能力,具备继续学习专业技术的能力;在本课程的学习中渗透思想道德和职业素养等方面的教育,使学生形成认真负责的工作态度和严谨的工作作风,为后续课程学习和职业生涯的发展奠定基础。 一、课程分析 (一)教学计划的制定和教学内容的选取 根据培养应用技能型人才总目标,制订本专业教学计划,课程的教材配套,教学、实验、实训、课程设计大纲和指导书等教学文件齐全,近几年来引入了现代教学技术手段,已初步建设、形成了具有特色的全套课堂教学和实验教学课件。 根据该课程的基本教学要求和特点,结合学时的安排,从教材的整体内容出发,有侧重地进行取舍,筛选出学生必须掌握的基本教学内容,较好地解决了教学中质量与数量的矛盾。 通过本课程的学习,使学生了解工业机器人工程应用虚拟仿真的基础知识、机器人虚拟仿真的基本工作原理;掌握机器人工作站构建、RobotStudio中的建模功能、机器人离线轨迹编程、Smart组件的应用、带轨道或变位机的机器人系统创建于应用,以及RobotStudio的在线功能,具备使用RobotStudio仿真软件的能力和针对不同的机器人应用设计机器人方案的能力,为进一步学习其它机器人课程打下良好基础。

(二)教学方法分析 1、本课程适宜采用理论、实践一体化的教学方法。坚持理论联系实际,突出实际上机训练,切实保证技能训练教学的时间和质量。 2、注意教学方法的灵活性,可组织学生讨论、问题教学、阅读指导等。借用多媒体的声像演示,对实例进行展示,提供给学生直观的理论印象。通过实例操作,提高学生对焊接相关知识的理解。 3、充分发挥学生的学习主观能动性。在本课程的教学过程中,注意训练学生的操作动手能力,引导学生理论联系实际,应用课本中的理论知识来解决实际操作问题。 4、重视实习教学的过程评价,实现在评价中学习的理念。 5、教学中要注重培养学生的质量观念和安全意识。 二.课程目标 (一)知识教学目标 1、了解机器人仿真软件,了解机器人仿真软件的应用。 2、掌握构建基本仿真工业机器人工作站的方法。 3、掌握码垛机器人工作站、焊接机器人工作站、打磨抛光机器人工作站的设计理念和设计方法。 4、掌握ABB机器人仿真软件RobotStudio中的建模功能,能运用所学制图软件在RobotStudio中进行建模。 5、掌握ABB工业机器人离线轨迹编程方法。 6、了解ABB机器人仿真软件RobotStudio中的其它功能。 (二)能力培养目标 1、掌握基本仿真工业机器人工作站的构建方法。

机器人智慧工厂虚拟仿真技术

机器人智慧工厂虚拟仿真技术 作者:金自力 摘要:该文主要介绍机器人智慧工厂虚拟仿真技术,首先介绍该项技术的关键技术点,然后介绍该项技术主要解决智慧工厂以下两方面的问题:即以机器人为主体的智慧工厂从细胞单元到生产线,从售前方案环节到交付实施过程中的虚拟样机验证,以及提供离线编程底层的仿真数字化环境。 1.前言 虚拟仿真(Virtual Simulation)是智能制造领域的一门新兴技术,该技术在计算机上通过CAD/CAM/CAE等技术将产品信息集成到计算机提供的可视化虚拟环境,在实际产品制造之前实现产品的仿真、分析与优化过程。 机器人智慧工厂虚拟仿真是智能制造的重要环节,可应用于生产线节拍控制分析、机器人运动控制、动力学分析、轨迹和路径规划离线编程、机器人与工作环境的相互作用等方面。随着目前智能数字化制造及工业4.0等先进制造技术的发展,机器人智慧工厂虚拟仿真也成为围绕产品生命周期管理(PLM)的整个数字化设计、验证及制造环境的重要组成部分。研究与开发机器人智慧工厂虚拟仿真系统,可以在虚拟环境中完成以上方面的研究工作,为机器人智能制造的发展提供新的手段。 2.机器人智慧工厂虚拟仿真技术 机器人智慧工厂虚拟仿真技术涉及多个系统的运动学与动力学建模理论及其技术实现,是基于数字和运动控制建模、仿真、信息管理、交互式用户界面和虚拟现实的综合应用技术。在智慧工厂设计的初级阶段——概念阶段就可以对整

个系统进行完整的分析,观察并实验各组件的相互运动情况。通过系统虚拟仿真软件在相应虚拟环境中真实地模拟生产线的运动和节拍,在计算机上可方便地修改设计缺陷,仿真不同的布局方案,对生产线系统进行不断的改进,直至获得最优的设计方案以后,再做出物理样机。 虚拟仿真的设计方法体现出并行工程的概念和思想,是今后智能制造技术的发展方向。与传统方法相比具有诸多优势,即在智慧工厂设计时期即确定关键的参数,更新产品开发过程,缩短开发周期、降低成本和提高产品质量。 机器人智慧工厂虚拟仿真的关键技术包括以下方面: 1)系统集成性 机器人智慧工厂虚拟仿真解决方案涉及到多方面的技术,虚拟仿真执行环境需要在不同的系统间进行转换,其集成性包括以下方面: ●导入在CAD中建立的机器人与生产线组件的三维模型,加入机器人运动学与动力学分析算法。 ●虚拟仿真中的流动节拍,机器人和外部轴的载荷速度,可达性等数据传递给分析模组,轨迹和路径规划的拓扑数据传递给离线编程模组,处理后的分析结果回传给虚拟仿真进行验证; ●生产线PLC,机器人下位机控制系统,IO的信号等数据上传,与虚拟仿真系统进行集成。 2)组件模型的参数化和数据库 通常一个智慧工厂的组件大约在5万到10万个(不含重复组件),大量重复使用的模型可以参数化并形成组件库, 可以更快捷的变更组件和规划布局,大幅减少工程师CAD建模和增加运动算法

基于RobotStudio的多机器人柔性制造生产线虚拟仿真设计

2018年6月 第46卷第11期 机床与液压 MACHINETOOL&HYDRAULICS Jun 2018 Vol 46No 11 DOI:10.3969/j issn 1001-3881 2018 11 012 收稿日期:2017-02-07 基金项目:广东省科技厅专项资金项目(2015A020209010);广东省高等职业技术教育研究会项目(GDGZ15Y032)作者简介:郝建豹(1978 ),男,硕士,讲师,研究方向为工业机器人技术及应用三E-mail:952691544@qq com三 基于RobotStudio的多机器人柔性制造生产线虚拟仿真设计 郝建豹,许焕彬,林炯南 (广东交通职业技术学院机电工程系,广东广州510800) 摘要:以多机器人柔性制造生产线为研究对象,介绍了一种利用SolidWorks和RobotStudio对多机器人自动线建模及虚拟生产的方案三构建了生产线的布局,为上下料机器人设计了专用夹具,依据生产线连续运行模式,创建了仿真运行I/O信号和动态Smart组件,实现了生产线的离线编程和仿真三仿真结果表明:实时改变机器人TCP速度等参数可动态输出机器人速度轨迹和生产节拍三该设计方案可以为多机器人自动化生产线在现代工业制造领域的推广和应用提供理论依据和试验平台三 关键词:SolidWorks;RobotStudio;多机器人;虚拟仿真 中图分类号:TP165一一文献标志码:A一一文章编号:1001-3881(2018)11-054-4 VirtualSimulationDesignofMulti?robotFlexibleManufacturingLineBasedonRobotStudio HAOJianbao,XUHuanbin,LINJiongnan (DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,GuangdongCommunication Polytechnic,GuangzhouGuangdong510800,China) Abstract:Takingtheflexiblemanufacturinglineofmulti?robotastheobjectofstudy,aschemeofautomaticlinemodelingand virtualproductionformulti?robotbasedonusingSolidWorksandRobotStudioispresented.Firstly,theproductionlinelayoutwascon?structed,followedbythedesignofthespecialfixturefortherobotforloadinganddownloading,basedontheproductionlineforcon?tinuousoperation,asimulationofInput/Output(I/O)signalanddynamicSmartcomponentswerecreated,andfinallytheoff?linepro?grammingandSimulationofproductionlinewererealized.ThesimulationresultsshowthattherobotspeedtrajectoryandtheproductiontimecanbedynamicallyoutputbychangingtheparameterssuchasrobotToolCenterPoint(TCP)speedinrealtime.Thedesign schemecanprovideatheoreticalbasisandexperimentalplatformforthepopularizationandapplicationofmulti?robotautomaticproduc?tionlineinmodernindustrialmanufacturingfield. Keywords:SolidWorks;RobotStudio;Multi?robot;Virtualsimulation 0一前言 以机器人为主体的智能制造,体现了制造业的智能化二数字化和网络化的发展要求三在机械制造行业中大规模应用机器人正成为一种趋势[1-2]三因此,研究多机器人柔性制造生产线,使企业早日实现面向未来的智能制造,增强企业的竞争力,推动制造业的转型升级,己成为当前企业界和学术界的关注热点三为提高多机器人柔性制造生产线的设计二改造二过程监控二产品可制造性的快速响应,虚拟仿真技术正成为多机器人柔性制造生产线组建的趋势[3-4]三 虚拟仿真技术是借助虚拟现实技术,在虚拟环境 中对生产线各元素二生产过程二节拍等进行仿真模拟,用更加经济二有效的方式对生产线进行合理配置,降低设备投资风险三王友发[5]对E-CARGO模型进行了扩展,研究了智能制造领域多机器人系统的任务分配模型和算法三邱雪松等[6]在Dynaform平台下, 建立冲压生产线的虚拟样机模型,并介绍分析了自上而下和自下而上产品的虚拟模型设计方法三而这些方法较为复杂,难以做到虚拟与现实的无缝衔接,难以在工程上推广应用三陆叶[7]利用UG和RobotStudio分析了机床上下料工作站,而目前生产线大多是多机器人自动线[8]三 本文作者应用SolidWorks和瑞典ABB公司的Ro?botStudio联合建立了多机器人柔性制造生产线三该生产线可依靠带驱动的仿真模型,模拟现场的生产环境及生产过程,也可通过虚拟仿真找出提高生产节拍的可行性,进而指导现场生产,因此,对于实际盘类二轴类及箱体类自动化加工生产线,具有普遍意义和经济实用性三 1一生产线仿真系统 利用SolidWorks软件设计好数控机床二供料站二检测二装配及仓储等工作站的三维仿真模型,将该模

机器人示教编程-工业机器人机械装调与维修实训软件

《机器人示教编程》教学与实训软件 招(投)标技术参数 一、简介 《机器人示教编程》是浙大旭日科技与广州数控合作开发的虚拟仿真教学与实训软件。它采用浙大旭日科技首创的双屏(双系统)协同操控等技术,以

前所未有的真实感、趣味性、安全性、便利性,创造出全新的教学与实训体 验,拥有大量的项目化案例,为其提供多元化的实训方式,显著提升效果、降 低成本。是机电一体专业建设的重要组成部分和亮点。 《机器人示教编程》软件从以下五个方面进行详细介绍:一、下象棋; 二、绘画;三、上下料;四、焊接;五、码垛。 二、优势与特色 趣味性:首创分屏操作模式,将示教器与机器人本体分别显示在平板电脑(PAD)和PC机屏幕上,PAD端与PC端实现无线连接和操控,不仅解决了现有仿真软件中机器人本体被示教器遮挡的问题,还极大地增加了机器人仿真教学 的趣味性。 2)真实感:以机器人生产厂家提供的典型机床型号为原型,进行高仿真 建模,结构完整、模型逼真。同时,拥有高度逼近真实的表面外观和细节感 受,创造出身临其境般的实训体验。 3)项目化教学案例:针对虚拟机器人示教编程仿真实训的需求,精心设 计典型的机器人示教编程项目化教学案例,均可直接用于仿真实训,完成不同 的虚拟实训任务。

三、《机器人示教编程》技术参数 软件名称软件功能功能简述 机器人示教编程运行环境 单平台模式:在台式电脑或笔记本(WINDOWS)上运行。 * 双平台分屏模式:虚拟机器人本体在台式机或笔记本电脑 (WINDOWS)上运行,虚拟示教编程控制盒在平板电脑或手 机(ANDROID系统)上运行,并通过无线通讯对虚拟机器人本 体进行操作和控制。 软件界面 * 隐匿式菜单或工具条:软件界面上看不到菜单、功能图标, 全部用于显示场景和虚拟设备,以保持界面的纯净。 整屏展示:使用完整的屏幕显示场景,而不是将屏幕切割成 若干区域。 部件认知 引出线:引出线将同时显示各部件名称,可根据用户观察视 角与设备的距离自动进行层级显示。距离设备越近,显示项目 越多。 虚拟装备 * 虚拟机器人本体:外形尺寸与真实机器人完全相同,并拥 有高度逼真的外观。表面可见结构、零部件与真实机器人一 致。 * 虚拟示教盒:可操作的独立示教盒,操作方式与真实示教 盒高度一致。经专业绘制,精美大方,与真实示教盒高度逼 近。两种显示模式,一是显示在电脑屏幕上,与机器人本体叠 放,并有“全部显示”、“隐藏”并可放大、缩小;二种显示方 式。是放置与移动终端(如PAD)上,与机器人本体分离。

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