●從CAD模型中提取幾何數(shù)據(jù)，在虛擬樣機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步的工作過(guò)程，如運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)仿真中加以利用；
●在虛擬樣機(jī)開發(fā)的不同階段，機(jī)器人CAD模型在結(jié)構(gòu)上有所不同。在樣機(jī)初期的概念性設(shè)計(jì)階段，機(jī)器人CAD幾何模型可能較為粗略，只為滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)需要，某些詳細(xì)的幾何結(jié)構(gòu)可不必建模；在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，樣機(jī)經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證與完善，系統(tǒng)得到優(yōu)化后的幾何數(shù)據(jù)，可對(duì)樣機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的幾何建模，形成整個(gè)虛擬樣機(jī)的機(jī)器人仿真結(jié)果。
2）機(jī)器人工作過(guò)程預(yù)先演示
根據(jù)機(jī)器人操作機(jī)本體構(gòu)成，包括各部分的幾何結(jié)構(gòu)與參數(shù)、關(guān)節(jié)數(shù)量、類型等因素，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)方程的正向和逆向求解，仿真實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析。同時(shí)在運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程中還可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間分析，工作軌跡規(guī)劃，碰撞、干涉校驗(yàn)等進(jìn)行仿真研究。
3）機(jī)器人虛擬樣機(jī)動(dòng)力學(xué)分析
通過(guò)在虛擬樣機(jī)系統(tǒng)中加人物理信息，如操作機(jī)材料種類、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、關(guān)節(jié)摩擦等物理因素，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。在動(dòng)力學(xué)分析過(guò)程中，可仿真機(jī)器人操作機(jī)實(shí)際工作情況對(duì)虛擬樣機(jī)預(yù)加載荷，或施加重力作用，從而分析樣機(jī)在各種工況下各部分的受力情況，研究重點(diǎn)環(huán)節(jié)，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
4）機(jī)器人控制系統(tǒng)仿真
機(jī)器人虛擬樣機(jī)可提供控制系統(tǒng)仿真環(huán)境，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，在這一方面虛擬樣機(jī)比物理樣機(jī)具有明顯優(yōu)勢(shì)。各種控制方法可直接作用于物理樣機(jī)，高效省時(shí)，無(wú)需擔(dān)心錯(cuò)誤的控制方法造成樣機(jī)的損壞。
機(jī)器人虛擬樣機(jī)系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：
1）提供機(jī)器人仿真研究的集成系統(tǒng)和數(shù)字化機(jī)器人設(shè)計(jì)、驗(yàn)證環(huán)境機(jī)器人虛擬樣機(jī)系統(tǒng)提供包含數(shù)字化建模、可視化的運(yùn)動(dòng)過(guò)程實(shí)現(xiàn)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、控制系統(tǒng)仿真在內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，使各部分之間的仿真及分析結(jié)果及時(shí)、高效率地互相加以利用，提供數(shù)字化的研究環(huán)境。
2）構(gòu)成數(shù)字化虛擬制造環(huán)境的有機(jī)組成部分工業(yè)機(jī)器人是制造系統(tǒng)中的基本工作單元，機(jī)器人虛擬樣機(jī)系統(tǒng)能夠有效溶人上一層次的數(shù)字化加工制造環(huán)境，滿足虛擬制造環(huán)境中機(jī)器人工作單元上層的生產(chǎn)線仿真、數(shù)字化工廠要求，構(gòu)成數(shù)字化機(jī)器人生產(chǎn)線的基礎(chǔ)與有機(jī)組成部分。
3．3 機(jī)器人虛擬樣機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段
3．3．1采用高水平的幾何建模工具
隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，商業(yè)化的三維造型軟件如Pro／E、UG及SolidWod～等已可以順利在微機(jī)平臺(tái)上正常運(yùn)行，而無(wú)需專業(yè)的圖形工作站。這些軟件都可以建立高逼真度的機(jī)器虛擬樣機(jī)幾何模型，同時(shí)又具有IGES、STEP、Parasolid等多種幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式來(lái)提供機(jī)器人虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)與測(cè)試過(guò)程中需要的幾何數(shù)據(jù)，是適宜的機(jī)器人虛擬樣機(jī)幾何建模開發(fā)工具。
3．3．2機(jī)器人虛擬樣機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)工具
機(jī)器人虛擬樣機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)工具主要分兩類，一種是采用通用的軟件開發(fā)工具，另一種是專業(yè)的虛擬樣機(jī)或機(jī)器人開發(fā)軟件。前者目前較常用的是 C++，較早有Fortran、Pas．cal等。采用通用軟件開發(fā)的機(jī)器人虛擬樣機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是軟件針對(duì)性強(qiáng)，解決設(shè)計(jì)者具體問(wèn)題。但要建立樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究等必需的詳盡而正確的模型，需耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，且開發(fā)出的系統(tǒng)靈活性差，不易調(diào)整。
Adams、Envision等是商業(yè)虛擬樣機(jī)開發(fā)工具…1，軟件可建立簡(jiǎn)單的幾何模型或從外部CAD軟件導(dǎo)人已建立完畢的機(jī)器人幾何模型，系統(tǒng)提供運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等方面的仿真功能，建立機(jī)器人虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化環(huán)境，并具有完善的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)處理能力。軟件可使設(shè)計(jì)者從繁瑣的機(jī)器人動(dòng)態(tài)建模過(guò)程中解脫出來(lái)，將更多精力用于樣機(jī)的虛擬設(shè)計(jì)與驗(yàn)證過(guò)程。
4 結(jié)束語(yǔ)
將虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人仿真研究領(lǐng)域，進(jìn)行機(jī)器人虛擬樣機(jī)的研究開發(fā)，一方面拓展虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究與應(yīng)用范圍，同時(shí)在虛擬環(huán)境下對(duì)機(jī)器人產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析也是今后數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造的發(fā)展方向。在機(jī)器人仿真研究中通過(guò)應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，可使設(shè)計(jì)人員從繁重的計(jì)算過(guò)程中解脫出來(lái)，將精力投人到虛擬樣機(jī)系統(tǒng)的分析與優(yōu)化過(guò)程，有效地進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，在實(shí)際生產(chǎn)之前提供優(yōu)化的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。
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