利用SOLIDWORKS实现焊接机器人设计和仿真_何杏兴
智能焊接机器人仿真实验平台的设计与开发
智能焊接机器人仿真实验平台的设计与开发随着智能制造的不断发展，越来越多的传统工业设备被智能化技术所取代，其中焊接机器人在现代制造中的应用越来越广泛。
焊接机器人具有自动化程度高、精度高、效率高、成本低等优点，已成为现代制造业中不可或缺的一部分。
然而，为了让焊接机器人更好地发挥其作用，必须将其与现代化的技术相结合，如仿真技术。
因此，本文将介绍智能焊接机器人仿真实验平台的设计与开发。
一、智能焊接机器人仿真的现状目前，焊接机器人仿真技术已经成为现代制造领域中不可或缺的一部分。
仿真技术可以帮助人们更好地进行焊接机器人的设计和评估，以及确定预测最佳工艺和机器人的移动轨迹。
通过这种方式，人们可以更好地利用焊接机器人的优势，并为制造业带来更多的效益。
同时，智能化焊接机器人仿真平台的应用也在不断增加。
这些平台利用先进的仿真软件和计算机技术，可以提高研究人员的实验效率和准确性。
这种智能化仿真技术可以根据不同的焊接条件进行调整，并提供全面的实时数据信息，帮助人们快速决策和减少错误因素。
二、智能焊接机器人仿真实验平台的设计为了实现智能化焊接机器人仿真实验平台的设计，需要解决以下三个问题：仿真软件的选择、机器人仿真模型的建立、实验结果的可视化与分析。
1. 仿真软件的选择在设计仿真实验平台时，需要考虑到仿真软件的选择。
目前，市面上有很多的仿真软件可供选择，例如Siemens NX、SolidWorks、Matlab等。
这些软件都有各自的特点和优势，根据需要进行选择。
其中，SolidWorks软件以其强大的建模和运动仿真功能，成为设计焊接机器人的人们首选。
2. 机器人仿真模型的建立在进行焊接机器人的仿真实验之前，需要建立机器人的3D仿真模型。
这些模型应该尽可能地准确反映真实机器人的外观和动作，以获得更准确的实验结果。
同时，机器人的动作和控制应该与真实的机器人相同。
3. 实验结果的可视化与分析当建立了焊接机器人的仿真模型后，可以开始进行实验。
基于SolidWorks和ANS_省略_自由度焊接机器人的建模与优化设计_袁安富
基于 SolidWorks 和 ANSYS Workbench 的六自由度焊接机器人的 建模与优化设计
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文章编号: 1004- 2539( 2013) 02- 0053- 05
基于 SolidWorks 和 ANSYS Workbench 的六自由度焊接机器人的 建模与优化设计
杆 Li + 1上的点 Oi + 1作用有力矩 Mi + 1 和力 Fi+ 1, 在连 杆 Li 上作用有自重力 Gi ( 过质心 Ci ) ; ri 和 r+ 分别由 Oi 到 Oi + 1和 Ci 的向径, 如图 2 所示。
图 2 杆件之间的静力传递
按静力学方法, 把这些力、力矩简化到 Li 的固联
py = d 6s23 c 4s 5- d 6c 23 c5+ d4 c 23+ a3s23+ a2s2
nz = - s4 c5 c 6+ c 4s6
oz = s4 c5 s6+ c 4 c6
az = - s4 s5
( 10)
因此
- ( s4 s6d 4- s5 c6 a3- c 4c 6d6+ c 4 c5 c 6d4+
不同, 实际焊接时的轨迹频繁变动。 ( 3) 仿真技术。机器人在研制、设计和试验过程
中, 经常需要对其运动学、动力学性能进行分析以及进 行轨迹规划设计, 而机器人又是多自由度、多连杆空间 机构, 其运动学和动力学问题十分复杂, 计算难度和计 算量都很大。若将机器人作为仿真对象运用计算机图 形技术、CAD 技术和机器人学理论在计算机中形成几 何图形, 并动画显示, 然后对机器人的机构设计、运动 学正反解分析、操作臂控制以及实际工作环境中的障 碍避让和碰撞干涉等诸多问题进行模拟仿真, 这样就 可以很好地解决研发机器人过程中出现的问题。
基于Solidworks的机械手运动仿真设计
基于Solidworks的机械手运动仿真设计项目与课题科技视界2021年8月第24期基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的机械手运动仿真设计郑向华（成都工业学院机电工程系【摘四川成都611730）要】本文在上料机械手设计与研究的基础上，具体进行了机械手仿真动画设计。
完成基于Solidworks的机械手运动仿真，利用仿真动画来描述其工作原理。
设计结果表明该设计可大大提高设计效率，收到良好效果。
【关键词】机械手；运动仿真；SolidworksTheDesignofManipulator’sMotionSimulationBasedontheSolidworksZHENGXiang-hua（ElectromechanicalEngineeringDepartment,ChengduTechnologicalUniversity,Chengd uSichuan，611730,China)【Abstract】Inthispaper,thedesignofmanipulatoronthebasisofthedesignandstudy,specificforman ipulatorsimulationani-pletedbasedonSolidWorksmanipulatormotionsimulation,simul ationanimationtodescribeitsworkingprinciple.Theresultindicatesthatthisdesignca ngreatlyimprovethedesignefficiency,receivedgoodresults.【Keywords】Manipulator；Motionsimulation；Solidworks0引言机械手对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步手指姿态不变,作平动。
机械手手爪的结构见图1，①为支架、②气动杆、③和④为大螺钉、⑤和⑥为三孔连杆、⑦为小螺钉、⑧短连杆、⑨和⑩为手指。
基于SolidWorks的弧焊机器人虚拟示教系统
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基于Ｓｌ ｏ ｓ 弧焊机 ｏｄ ｒ 的 ｉ ｋ Ｗ 器人虚 教系统 拟示
殷子 强， 刘立 君． 黄 文怡 哈尔滨理工大学 材料科学与工程学院 ， 哈尔滨 Ｉ ０ ４ ５０ ０
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全方位移动焊接机器人设计与仿真
摘要摘要本文是在先进的工业自动化发展的背景下，结合了目前自动化技术的发展现状，尤其是工业机器人的发展历史和过程，运用了轮式机器人的特点，研制出一种全方位的移动焊接机器人。
其主要是运用在船舶等具有大型钢结构件的自动化焊接作业中，极大的改善了焊接作业环境。
首先我们结合实际生产焊接作业中的复杂环境分析了机器人的作业对象，以能够在复杂的环境下进行灵活的自动化焊接为目的，主要针对在各种矩形状焊缝中的各个直角的焊接，对机器人的机构进行了选型和设计。
采用新型的小型化高速旋转电弧传感器来进行焊缝的跟踪，超声波等传感器对机器人姿态进行检测。
然后运用机器人运动学理论对所设计的机器人进行了运动学理论分析，验证了其可行性，从理论上说明了机器人设计的合理性。
之后运用ADAMS软件建立机器人的虚拟样机系统，验证了机器人的重量等参数并进行了运动学仿真分析，尤其是对直角运动过程以及模拟实际环境下的运动过程，进一步证实机器人的可行性。
最后将机器人各个零部件进行了加工、安装和调试，并进行了实验的验证。
其初始位姿定位良好，整个运动过程平稳，在原地转向过程中的位置保持非常优秀，基本维持不变，能够完成直角焊接运动，焊接结果良好。
关键词：焊接机器人；全轮转向；嵌入式轮组；旋转电弧传感器ABSTRACTABSTRACTThis paper introduces a wheeled robot based on modern automation technology, In the context of modern industry，especially the development of industrial robots history and process. Use the characteristics of wheeled robots, developed a full range of mobile welding robot. Which is mainly used in ships and other large steel structure with a large number of automatic welding operations, greatly improved the welding operation environment. First of all，we know that the actual production environment of the robot is quite complicated，our aim is to be able to carry out flexible automated welding in this complex environment，we have chosen and designed the robot body by mainly studies the movement of the robot at right angles to the welding process. A new miniature high-speed rotary arc sensor is used to track the weld, ultrasonic and other sensors to detect the attitude of the robot. Then we use the theory to analyze the kinematics of the robot to prove the feasibility of the robot. We use the ADAMS software to build the robot virtual prototype system, simulate and analyze the robot in the kinematics especially for the right-angle motion process and the simulation of the actual environment of the movement process. Finally, the various parts of the robot were processed, installed and debugged, and the experiment was verified. The whole process of movement is very smooth; the performance of the turning in situ is very well, welding results fulfill the requirements.Keywords: welding robot; full-wheel steering; embedded wheelset; rotational arc sensor目录目录第1章绪论 (1)1.1 课题来源 (1)1.2 课题研究背景及意义 (1)1.3 机器人焊接研究现状 (4)1.4 焊缝跟踪传感器 (9)1.5 虚拟样机技术的应用 (12)1.6 本课题目标及研究内容 (13)1.7 本章小结 (14)第2章全方位移动焊接机器人结构设计 (15)2.1 引言 (15)2.2 焊接机器人移动平台选型与设计 (15)2.2.1 移动平台选型 (15)2.2.2 驱动方案确定 (17)2.2.3 嵌入式驱动轮方案 (18)2.2.4 全方位移动焊接机器人平台转向装置设计 (20)2.2.5 移动平台与转向功率估算 (21)2.2.6 吸附模块设计 (23)2.3 末端执行机构设计 (28)2.3.1 全方位机器人焊枪执行机构选型 (28)2.3.2 全方位机器人转动机构选型 (32)2.3.3 全方位机器人水平运动机构设计 (32)2.3.4 垂直运动机构设计 (34)2.3.5 三维精确定位平台建模 (36)2.4 全方位移动焊接机器人硬件系统 (37)2.5 全方位移动焊接机器人建模 (40)2.5.1 嵌入式轮组设计 (40)2.5.2 全方位移动机器人底盘建模 (40)目录2.5.3 全方位移动焊接机器人整体建模 (41)2.6 本章小结 (42)第3章全方位移动焊接机器人运动学分析与轨迹规划 (43)3.1 引言 (43)3.2 机器人运动学简介 (43)3.2.1 机器人运动学运用理论基础 (44)3.2.2 机器人D-H运动学分析 (48)3.3 全方位移动焊接机器人运动学建模 (50)3.3.1 全方位移动焊接机器人平台运动学模型建立 (50)3.3.2 基于Simulink/SimMechanics的运动学模型 (54)3.3.3 全方位移动焊接机器人直角转弯规划 (57)3.4 本章小结 (64)第4章全方位移动焊接机器人仿真分析与实验 (65)4.1 引言 (65)4.2 全方位移动焊接机器人ADAMS仿真分析 (66)4.2.1 全方位移动焊接机器人虚拟样机 (66)4.2.2 全方位移动焊接机器人运动学仿真分析 (68)4.3 全方位移动焊接机器人实验分析 (71)4.3.1 超声传感器定位实验 (71)4.3.2 全方位移动焊接机器人底盘运动实验 (73)4.3.3 全方位移动焊接机器人焊接运动实验 (75)4.4 本章小结 (78)第5章结论与展望 (79)5.1 结论 (79)5.2 展望 (79)致谢 (81)参考文献 (82)攻读学位期间的研究成果 (86)第1章绪论第1章绪论1.1 课题来源本课题来源于面向复杂船舱焊接的自主移动机器人开发与集成应用（2013AA041003），属国家“863”高新技术发展计划先进制造领域项目。
solidworks在小型农机设计中的应用
投稿邮箱cadcam@ IMCHINA@- 44 -经验 Experience随着现代农业的飞速发展，农业市场对农机产品的需求不断增加，在农机企业开发新产品时面对的挑战越来越大。
以小型甘蔗收割机为例，在农机企业研发新产品时，由于所设计的产品还未得到制造、装配和样机实验，可能会存在相当多的错误设计造成装配困难。
随着CAD 技术的发展，许多农机企业采用SOLIDWORKS 进行虚拟装配、零件和部件的有限元仿真，大大缩短了样机的试制周期，降低研发和生产成本。
一、SOLIDWORKS 软件的特点SOLIDWORKS 是Dassault Systèmes S.A. 旗下的品牌，它帮助数百万工程师和设计师通过创新取得成功。
SOLIDWORKS 在产品设计、仿真、发布、数据管理和环境影响评估方面可提供直观的使用体验，其软件模块图如图1所示。
SOLIDWORKS 是一款基于Windows 的三维设计软件，通过SOLIDWORKS 可进行三维零件设计和虚拟装配，基于三维模型可以支持参数驱动，通过模型的参数驱动可以自动更新二维图纸，实现三维数据和二维工程图的双向驱动。
设计人员可以在SOLIDWORKS 中实现农机产品的虚拟装配，可以仿真出零件和零件之间的装配关系，实现零件间的传动关系，实时监测农机虚拟装配中的碰撞、干涉等。
SOLIDWORKS 除了机械设计模块外，还可以有以下增强模块，涵盖电气设计、设计仿真、MBD 设计和设计数据管理等。
SOLIDWORKS Electirical ：集成的三维电气设计工具包，可以实现农机产品三维环境下电气布线，并可以自动统计电气零件清单，自动计算电气线缆长度等。
SOLIDWORKS Simulation ：集成的仿真模块，可以仿真农机产品中零件和装配体实际工况下的变形、计算最大应力和预测产品寿命等。
SOLIDWORKS Inspect ：集成的质检模块，可以自动出具农机产品零件的首件质检报告，SOLIDWORKS 在小型农机 设计中的应用文|南京熊猫电子装备有限公司何杏兴图1 SOLIDWORKS 软件模块图经验Experience大大缩短质检人员手工填写质检报告的时间。
基于Solidworks创建的机械手的SimMechanics仿真
基于Solidworks创建的机械手的SimMechanics仿真李成浩【摘要】通过Solidworks为三维建模软件,快速建立了三指机械手三维实体模型.阐述CAD模型建立后,导入SimMechanics仿真的方法.通过机械手在SimMechanics中的仿真,得到其仿真动画,研究其运动学特性.仿真流程的建立将为后续轨迹优化算法设计、动力学分析研究,提供仿真和验证途径.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】2页(P61-62)【关键词】机械手;运动仿真;Solidworks;SimMechanics【作者】李成浩【作者单位】苏州高博软件技术职业学院,苏州 215163【正文语种】中文20世纪后半期，机械手设计开始出现，并作为机器人领域的热门研究，逐渐取得了巨大进步和显著进展。
伴随着工业及其他受益于机械手研究和设计的产业要求的进一步提高和社会对机械手功能的更高需求，机械手功能越来越完善，同时也造成机械手系统的复杂度提高和研究难度的上升。
当前，仿真技术已成功应用于航空航天、信息、生产制造、材料、军事、经济等众多领域。
随着研究对象的规模日益扩大，结构日益复杂，基于计算机的仿真技术不仅有助于提高设计效率，缩短开发周期，还不受环境气候等因素的限制，且在保证安全、节省开支、提高质量等方面优势明显。
在机械工程领域，大型仿真软件如ADAMS、ANSYS在各自的细分领域里都有专长。
而像传统的CAD制图软件，如Pro/E、Solidworks等，也在原有功能上添加了多种仿真功能。
SimMechanics（自MATLAB R2016a版本后更名为Multibody）是MATLAB软件内的一个机构系统模块集，可以对各种运动副连接的刚体进行建模与仿真，实现对机构系统动态性能分析的目的。
利用此工具进行机械手的分析不需要建立复杂的数学模型和编程，依托MATLAB强大的数据处理能力，可实现实时分析和机构运动状态的模拟显示。
SOLIDWORKS工业机器人数字化建模教程 项目四 大手臂数字化设计
项目要求
项目实施
二、生成拉伸基体
2.创建下部圆柱特征
现场经验
图4-5【拉伸-凸台】属性管理器及预览
图4-6 生成的拉伸特征
任务一 生成拉伸基体
项目要求
项目实施
现场经验
任务二 放样凸台生成连接板
一、绘制引导线草图
1.绘制基准面，基准面的创建方法如下：
方法一
菜单【插入】→【参考几何体】→【基准面】。
任务二 放样凸台生成连接板
项目要求
项目实施
2.绘制草图
现场经验
图4-15 草图4
图4-16 草图5
任务二 放样凸台生成连接板
项目要求
项目实施
现场经验
3. 完成放样凸台特征创建，放样凸台特征使用方法如下：
方法一
菜单【插入】→【凸台/基体】→【放样】。
方法二
单击【特征】选项卡的【放样凸台/基体】按钮
图4-25 通孔草图
图4-26 【拉伸切除】属性管理器
图4-27 通孔创建
任务三 创建其他对策特 征
项目要求
项目实施
现场经验
二、创建大圆柱拉伸切除特征 2. 阶梯孔创建
图4-28 阶梯孔草图
图4-29 【拉伸切除】属性管理器
图4-30 阶梯孔创建
任务三 创建其他对策特 征
项目要求
项目实施
现场经验
图4-44 封板1草图
图4-45 【拉伸】属性管理器
图4-46 封板生成
任务五 完善模型其他特征
项目要求
项目实施
现场经验
二、完成圆柱上拉伸切除特征 1. 小圆柱内部拉伸切除
图4-47 拉伸切除草图
图4-48 【拉伸-切除】属性管理器
工业机器人三维建模(Solidworks) 课件 第7章 工业机器人运动仿真
7.1.7 基础仿真动画设计
（5）在运动算例设计树中，右击“摆动体”，然后在弹出的快捷菜单中选择【隐藏】命令。 更改栏随时间线出现，如下图所示。
（6）单击【MotionManager】工具栏上的【播放】按钮 即可播放动画，“摆动体”因逐渐隐 藏而产生逐渐消失的效果。
7.1.7 基础仿真动画设计
（7）右击运动算例设计树中“摆动体”行对应时间线【0秒】处的键码点，在弹出的快捷菜 单中选择【复制】命令；将时间栏拖动到【4秒】处，在“摆动体”行右击，在弹出的快捷菜单中 选择【粘贴】命令，更改栏随时间线出现，如下图所示。
7.1.7 基础仿真动画设计
7.1.8 视图定向动画
观阅键码是模型在某一时间点处的视图。观阅键码出现在【视向及相机视图】键码画面 中。【视向及相机视图】可以在动画过程中旋转、缩放或平移整个动画。
右击运动算例设计树中【视向及相机视图】，系统弹出如下图所示的快捷菜单，可以设 定以下选项：
选取【禁用观阅键码生成】：出现 图标，在播放过程中或在编辑动画时防止模型视图 更改。即在播放过程中，当使用缩放或旋转将模型重新定向时，这些更改不会保存在动画中。 选取此选项也禁止观阅键码生成。
7.1.7 基础仿真动画设计
在SOLIDWORKS中，可以在动画的任意点把视象的属性用动画显示。可以控制动画中单个或多个零部 件的显示，并在相同或不同的装配体零部件中组合不同的显示选项。 动画视象属性的步骤如下：
（1）右击运动算例设计树的【视向及相机视图】，系统弹出如左图所示的快捷菜单。取消选择【禁 用观阅键码播放】和【禁用观阅键码生成】，这样可以使用前导视图工具栏上的旋转和平移等工具操作 模型，而不将模型方向变化作为动画的一部分。
COSMOS Motion用于模拟和分析，并输出模拟单元（力、弹簧、阻 尼、摩擦等）在装配体上的效应，它是更高一级的模拟，包含所有在物 理模拟中可用的工具。
基于SolidWorks的焊接机器人离线编程关键技术研究
基于SolidWorks的焊接机器人离线编程关键技术研究基于SolidWorks的焊接机器人离线编程关键技术研究摘要：焊接机器人是现代制造业中广泛应用的自动化设备之一。
为了提高生产效率和质量，离线编程技术逐渐被应用于焊接机器人的编程过程中。
本文基于SolidWorks开展了焊接机器人离线编程关键技术的研究。
首先介绍了离线编程技术的背景和意义，然后重点讨论了SolidWorks软件的特点及其在离线编程中的应用，接着详细探讨了焊接机器人离线编程的关键技术，包括工件建模、路径规划、姿态优化等方面的研究成果。
最后，对离线编程的发展前景进行了展望，并指出了进一步研究的方向。
关键词：焊接机器人；离线编程；SolidWorks；工件建模；路径规划；姿态优化一、引言随着制造业的发展与进步，焊接机器人作为一种高效、智能的焊接装置，在自动化生产中日渐广泛应用。
然而，传统的现场编程方式存在着效率低、易受环境因素影响以及安全隐患等问题。
为了解决这些问题，离线编程技术逐渐成为焊接机器人编程的新趋势。
离线编程是指在计算机环境下，通过三维模型与仿真软件对焊接机器人进行编程的一种方法，可以有效提高生产效率和质量。
二、SolidWorks软件在离线编程中的应用SolidWorks是一款功能强大的三维CAD软件，拥有直观的用户界面、丰富的建模功能以及全面的机械设计工具。
在焊接机器人离线编程中，SolidWorks具有很多优势。
首先，SolidWorks可以实现焊接机器人的三维建模，对应于实际工作场景，准确地描述工件形状和结构。
其次，SolidWorks可以进行路径规划和轨迹仿真，通过设置加工路径和相应参数，模拟焊接过程并检查工件的合理性。
最后，SolidWorks可以进行姿态优化和碰撞检测，确保焊接过程中焊枪和工件的相对位置和姿态合理可行，减少生产事故的发生概率。
三、焊接机器人离线编程的关键技术1. 工件建模焊接机器人离线编程的第一步是实现工件的三维建模。
基于Solidworks装弹机器人的虚拟设计及其运动仿真
模型如图１ 所 示 。该 机 器 人 采用 的 是 五 自由度关 节 型 结 构 ，主 要 包括 机 座 （ 即 底 部 和 腰 部 的 固定 支 撑 ）结 构 及 腰 部 关 节 转 动 装 置 、大 臂 （ 即 大 臂 支 撑 架 ）结 构 及 大 臂 关 节 转 动 装 置 、小 臂 （ 即小 臂 支 撑 架 ）结 构 及 小 臂 关 节 转 动 装 置 、手 腕 （ 即 手 腕 支 撑 架 ）结 构 及 手 腕 关 节 转 动 和 俯 仰 装 置 和 末 端 执行 器 （ 即手 抓部 分 ）的设 计 。
首 先 在 模 型 状 态 下 选 择 移 动 或 旋 转 各 个 零 件 ，检 查 各 个 零 部件 的 自由 度是 否 正 确 ，然 后 在 评 估 中选择 干 涉 检 查 ， 系统 会 自动 检 测 是 否 会 发
生 干 涉 ，如 果 机 器人 的结 构 设 计 不 合 理 ，则 机 器
等配 合关 系 。例 如 机 器 人 的 各 个 关 节 都 是 以铰 接
配 合 ，从 而实 现 腰 部 回转 、大 臂 和 小 臂 的 转动 以 及手 腕的 俯仰 等动 作 。
２ ）干 涉 检查
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１ 装弹机器人 的建模及装配
１ ． １ 机器 人 三维模 型 的建 立
装 弹 机器 人 采 用ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 进 行三 维 建模 ，其
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ － ０ ７ －１ ７ 作者 简介：司建星 （ １ ９ ８ ７一），男，山东滨州人 ，在读研 究生 ，研 究方 向为机械 设计 及其理论 。
第３ ５ 卷
第１ ０ 期
２ ０ １ ３ —１ ０ （ 下） 【 ２ １ ｌ
一种机器人焊接摆动设定方法[发明专利]
![一种机器人焊接摆动设定方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/da84a72c9ec3d5bbfc0a746e.png)
专利名称：一种机器人焊接摆动设定方法专利类型：发明专利
发明人：林巧,刘生,王富林,何杏兴
申请号：CN201611112611.0
申请日：20161206
公开号：CN106514071A
公开日：
20170322
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种机器人焊接摆动设定方法，包括如下步骤：(1)在第一页设定摆动条件的编号和名称，选择一种摆动方式，确定是否开启定点摆动；(2)第二页为第一页选定的摆动方式的参数设定页面，在第二页设定与摆动轨迹形状相关的参数；(3)第三页为第一页选定的摆动方式的参数设定页面，在第三页设定摆动的开始相位、摆动延迟时间、停止位置及停止时间，保存本次摆动设定，摆动设定结束。
本发明采用多页显示参数方式，界面简洁美观；在首页选择摆动方式，后续页面中均为该摆动方式的参数，设定过程不受其他无关参数干扰；在页面中附有参数的示意图，直观地表达了参数的定义，便于用户理解；界面友好，用户体验性能佳。
申请人：南京熊猫电子股份有限公司,南京熊猫电子装备有限公司,南京熊猫仪器仪表有限公司地址：210000 江苏省南京市中山东路301号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：王安琪
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工业机器人集成系统数字化设计与仿真(微课版)课件 项目6 工业机器人焊接集成系统仿真
6.1.1 焊枪的定义
（4）重复“创建连杆”操作，分别创建连杆lnk1（右焊钳），连杆lnk2（推杆）、lnk3（导向套）， 如图6-7所示。
图6-7 创建连杆lnk1、lnk2、lnk3
6.1.1 焊枪的定义
（5）连杆定义完成后，还需定义连杆之间的运动关系。为了便于定义关节坐标，先创建3个坐标系。 单击“建模”→“创建坐标系”→“在2点之间创建坐标系”，弹出“通过2点创建坐标系”对话框， 如图6-8所示，选择不同对象边缘孔的中心，创建3个坐标系。
图6-3 创建基准坐标系gunbase
6.1.1 焊枪的定义
（6）在对象树中单击“Arc Weld_Gun”，单击“建模”→“运动学设备”→“工具定义”，弹出 “工具定义”对话框，单击“确定”，弹出“工具定义-Arc Weld_Gun”对话框，如图6-4所示。“工 具类”选择“焊枪”。“TCP坐标系”设为“guntcp”，“基准坐标系”设为“gunbase”，单击 “确定”，退出工具定义对话框，完成弧焊焊枪工具的定义。
图6-12 “关节调整-Spot Weld_Gun”对话框
6.1.1 焊枪的定义
（9）在“运动学编辑器-Spot Weld_Gun”对话框中，单击“打开姿态编辑器”工具按钮，弹出“姿 态编辑器-Spot Weld_Gun”对话框，如图6-13所示。单击“新建”，弹出“新建姿态-Spot Weld_Gun”对话框。“姿态名称”输入“OPEN”,在“值”文本框中输入“-120”，单击“确定” （或按回车键），完成姿态“OPEN”的编辑。重复上述操作，创建姿态“CLOSE”（值为0）和姿态 “SEMIOPEN”（值为-60）。
图6-21 由曲线创建连续制造特征 图6-22 制造特征查看器
基于Solidworks的焊接机械手的系列化设计
基于Solidworks的焊接机械手的系列化设计
龙燕华
【期刊名称】《湖南有色金属》
【年(卷),期】2013(029)004
【摘要】主要介绍使用Solidworks平台来对一种焊接机械手进行建模、装配、优化和系列化的方法.该设计主要包括以下五个部分:利用Solidworks软件基于特征的实体建模方法,完成三维零件模型；利用Solidworks基于配合的强大装配功能,完成装配,并对关键零部件进行干涉检查；利用Solidworks的Simulation插件进行分析优化；利用Solidworks的工程图模块生成工程图；利用Solidworks 的参数化建模和零件系列化功能,迅速完成系列化设计.
【总页数】3页(P61-63)
【作者】龙燕华
【作者单位】湖北省地质勘查装备中心,湖北武汉430034
【正文语种】中文
【中图分类】TH131.2
【相关文献】
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2014年第12期
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焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。
根据国际标准化组织（ISO）工业机器人术语标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴，具有生产效率高且产品品质稳定，劳动力成本低廉，操作环境好等优点，主要用于工业自动化领域。
随着社会的发展，我国已经出现了人口老龄化，劳动力成本不断上升。
随着国内外机械行业竞争的不断加剧，对产品的质量要求更严格，焊接方式也急需由传统的手工焊接逐渐由传统的人工焊接转变向机器人焊接。
国外厂商如FANUC、OTC、ABB和KUKA等对焊接机器人的研究较早，已经形成了系列化产品并投放占领大部分的国内外市场份额。
国内在近几年才开始进行机器人技术的研究，起步较晚，机器人的性能和技术都和国外厂商有一定的差距。
因此，国内市场也需要在借鉴国外同类型焊接机器人优点的基础上，立足于现有的加工制造业水平，从解决实际问题的角度出发，研究开发出满足中小企业实际需要的经济型可靠型焊接机器人。
SOLIDWORKS2014是由美国SOLIDWORKS公司研究开发的基于造型的三维机械设计软件，其特点是易学易用，在企业内部推广成本低，SOLIDWORKS Motion是嵌在SOLIDWORKS中的运动仿真模块，依托其强大的运动分析功能，能比较精确地对焊接机器人进行工件运动位置及运动参数的计算，并以动画的形式计算出虚拟现实的动画演示，能很直观地解决六自由度焊接机器人的运动规律问题。
通过建立虚拟仿真环境进行机器人的仿真实验研究，可以大幅度降低实验成本，提高实验效率，在运动状态下进行运动仿真，能有效地检查机
器人本体结构设计的合理性等，对实际样机的设计具有重要的参考和指导价值。
一、机器人本体结构设计
1.机器人设计参数
根据各种工况，焊接机器人可设定不同的运行程序，在工作状态中兼备高速动态响应和良好的低速稳定性的优点，在控制性能方面可以实现连续轨迹控制和点位控制。
在调研了国内市场需求的情况下，根据机器人设计理论，调研参考国外同类型焊接机器人的性能指标，确定了焊接机器人系统中机器人本体的技术参数，如图1所示。
图1 焊接机器人主要参数
利用SOLIDWORKS实现焊接机器人设计和仿真
运用虚拟样机技术在SOLIDWORKS软件平台上设计出焊接机器人模型，按照机构的结构几何尺寸，创建零件并进行虚拟样机装配。
直接在运动仿真模块SOLIDWORKS Motion中通过设定运动参数进行运动仿真，并分析其运动空间、运动状态和作用力矩等。
结果表明，利用SOLIDWORKS系列软件可以对焊接机器人三维实体建模和运动特性分析，验证机构设计的合理性，为焊接机器人的实际样机的试制奠定了基础。
撰文 ／ 南京熊猫电子装备有限公司 何杏兴 南京东锐羽科技有限公司 张一心
CAD/CAM与制造业信息化
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2.本体结构设计
（1）建模思路。
在SOLIDWORKS的环境下的设计思路一般为：确定好外
型尺寸和技术参数的草图后（图2），根据草图规范好的尺
寸范围和约束关系来设计零件和装配总装配体。
图2 机器人结构草图
（2）零件设计。
在三维设计环境下，机构设计和造型设计合为一体，
利用SOLIDWORKS进行实体建模非常方便。
根据部件的结构
特点，通过草图约束、实体拉伸和旋转扫描等特征方式建立
各个零件的模型，在建模过程中充分利用参数化约束的特
点，结合同类型零件在不同机型上的尺寸变化趋势，利用多
配置零件来减少同类型零件的建模工作。
在建模过程中，利
用零件之间的位置关系和装配关系，选择合适的草图平面、
参考平面和特征（如拉伸到一面，拉伸到实体等）的生成方
式，即通过分析零件和装配体的建模特点，优化零件之间的
父子关系，减少定位尺寸以提高设计效率。
主要的零件结构
如图3所示。
图3 机器人零件图和典型草图
（3）虚拟装配。
在焊接机器人装配体的虚拟装配的过程中，建议先装
配为子装配体，最后再用子装配进行装配形成机器人整机，
再根据机器人的运动特点添加约束。
在运动仿真中，可设定
只计算顶层装配体的装配关系（运动副），子装配中的装配
关系（运动副）不参与计算，这能有效地减少计算难度，减
少计算错误（图4）。
二、机器人动力学仿真
对于工作装置中各部件的驱动力（例如伺服马达扭矩
的计算），目前多采用轨迹图法或根据几何约束关系建立力
学方程组进行求解，计算起来不仅要耗费大量人力物力，而
且结果比较粗糙。
SOLIDWORKS Motion是嵌入SOLIDWORKS中的机械系统
动力学分析软件，在机械行业内比较流行。
其最大特点为简
化了传统运动分析软件中比较难处理的各种运动副、接头
等，并可使用基于事件的运动仿真方式，方便调整在仿真中
设定的各类型马达的运动时间、距离等。
利用SOLIDWORKS
Motion可以真实地预测机械系统的性能、运动轨迹、检查碰
撞干涉和峰值载荷，并辅助工程师改进设计方案。
焊接机器人在工作时可根据各种焊接工作的需要，实
现不同的运动轨迹，在仿真中所求得的伺服系统峰值扭矩也
各不相同。
限于篇幅的原因，下面以焊接机器人从初始阶段
（臂缩起）到开始工作（臂展开）阶段为研究对象，分析其
中3个关节的峰值扭矩，为挑选电机和减速器等后续工作提
供理论依据。
1.建立基于事件的运动仿真算例
在SOLIDWORKS中插入新的运动算例，并在下拉菜单中
选择Motion进行运动分析，软件会将SOLIDWORKS中定义的装
配关系自动映射为各类运动副。
为3个关节添加选择马达，马
达位置选择旋转轴的弧面，并指定相邻零件为参考运动的部
件，运动方式选择伺服马达，控制方法为位移，如图5所示。
图4 机器人子装图和总装图
图5 添加选择马达
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在添加3个选择马达后，依次添加3个工作任务，分别对应3个旋转轴的旋转。
此处设定3轴从0秒开始，在1秒内分别匀速旋转100°、80°和40°。
也可以设定3轴依次进行旋转，其任务触发器则选择上一任务完成后延迟一定时间再开始，或上一任务完成后立即开始。
图6中的黑线表示焊枪枪头的运动轨迹（此处焊枪的真实模型省略，使用6Kg配重块代替）。
图6 基于事件的运动仿真示意图
2.仿真结果
在运动仿真算例成功运行后，可计算结果并添加图标，如图7所示添加3个马达的力矩图解。
该图解基于时间，反映了在运动的过程中不同时间节点马达力矩的数值。
根据计算出的峰值数值，结合电机输出扭矩、减速器减速比等各项指标统一考虑，选择更合适工况的电机，提高电机功率的
利用率。
图7 马达力矩图解
三、结语
本文利用SOLIDWORKS2014及其嵌入的SOLIDWORKS Motion运动仿真插件对某型号的焊接机器人进行三维建模、运动仿真。
整个过程相关联，分析过程中所做的修改都会自动映射到仿真模型和工程图中，节省分析时间。
其分析的理论结果能直观地传递给设计人员参考，为下一步的设计工作提供理论依据。
通过在产品开放过程中使用SOLIDWORKS及相关软件，将CAD和CAE技术有机结合起来，验证了机构设计的合理
性，为焊接机器人的实际样机的试制奠定了基础。
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