張志剛, 劉戰(zhàn)強, 李志強, 趙先進

(1.山東大學 機械工程學院, 山東 濟南 250061; 2.濟南二機床集團有限公司, 山東 濟南 250022;3.高效潔凈機械制造教育部重點實驗室/國家級機械基礎實驗教學示范中心, 山東 濟南 250061)

1 問題的提出

目前，國內(nèi)汽車廠家沖壓線所配置的整線運動規(guī)劃及仿真系統(tǒng)主要依賴進口，具有自主知識產(chǎn)權的該類軟件尚未研發(fā)，不能滿足國內(nèi)汽車廠家對沖壓線整線運動規(guī)劃及仿真系統(tǒng)國產(chǎn)化的需求。而世界上主要的沖壓制造商均有自己的送料仿真軟件，如SCHULER的送料虛擬技術、AIDA的仿真優(yōu)化技術。這些軟件被視為沖壓制造商在沖壓方面的核心技術。國外相關技術的壟斷，嚴重制約了我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程。因此，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的汽車外覆蓋件沖壓線整線運動規(guī)劃及仿真系統(tǒng)是當務之急。

汽車外覆蓋件沖壓線整線運動規(guī)劃的目標通常是周期性工作制度下的整線協(xié)調(diào)運動周期時間Tcycle最短，在整線周期時間已最短時，各設備在確保滿足所有約束情況下進行動力學軌跡優(yōu)化，以達到各設備的能耗最優(yōu)。以大型沖壓線中機器人的運動性能和相鄰機器人的最小距離為研究對象，將利用率和重疊率作為汽車外覆蓋件沖壓線壓力機和自動化動作協(xié)調(diào)的評價指標[1]。如圖1所示為配置濟二自動化JAS(JIER Automation System, JAS)單臂送料系統(tǒng)的沖壓自動線整線模型。

沖壓線整線運動規(guī)劃問題的求解主要分為集中式規(guī)劃法與分解規(guī)劃法兩種典型方法。集中式規(guī)劃法的優(yōu)勢在于其統(tǒng)計完備性，求解失敗無解的概率為0；分解規(guī)劃法的優(yōu)點在于求解快、對硬件資源的要求低。Bu等[2]基于機器人工作時不同運動階段的約束條件不同，將復雜的任務分解成兩個子運動，即自由運動段和約束運動段，進而對機器人進行軌跡規(guī)劃和路徑規(guī)劃，提高了機器人運動規(guī)劃的求解質(zhì)量和效率。Liao等[3]、姚其家等[4]提出一種由高斯偽譜法可行性解與比直接打靶法更為精確的數(shù)值解相結(jié)合的混合優(yōu)化策略，以解決柔性機器人的運動規(guī)劃問題。曹濟黎[5]指出壓機滑塊上升到干涉高度時，機器人開始從等待點進入壓機工作區(qū)，雖在一定程度上可提高生產(chǎn)效率，但其干涉高度具體數(shù)值并沒有理論支持。陳立新等[6]通過増加機器人第七軸的方法來優(yōu)化沖壓線的整線生產(chǎn)節(jié)拍，但同時也増加了機器人的工作空間。周玉林等[7]通過對沖壓自動線中機器人與壓機間的協(xié)調(diào)關系進行研究，提出了“時間等分—動作匹配”方法，對整線進行運行仿真，提高整線的生產(chǎn)效率，為機器人沖壓線運動規(guī)劃方案的制定提供了參考，但是干涉高度控制困難，精度受劃分等份影響大。任俊利等[8]基于工業(yè)機器人運動優(yōu)化的高維多目標和非線性特點，提出一種快速的機器人最優(yōu)運動規(guī)劃方法。倪文彬等[9]基于給定任務的機器人雙臂協(xié)調(diào)運動規(guī)劃問題，利用運動遺傳算法得到一種雙臂機器人離線運動規(guī)劃方法。張弛等[10]提出一種基于排斥矢量的動態(tài)避障算法，與運動物體跟蹤算法相結(jié)合，實現(xiàn)機器人對移動物體的抓取。Zucker等[11]提出一種用于高維空間運動規(guī)劃的軌跡優(yōu)化方法——協(xié)變式哈密爾頓優(yōu)化法，解決了機器人手臂避障及運動平滑性的運動規(guī)劃問題。Glorieux等[12]充分考慮板料在機器人傳送過程中的變形，對沖壓線中的多機器人進行運動規(guī)劃，提高了沖壓線的生產(chǎn)效率以及板件的沖壓質(zhì)量。

以上關于沖壓線整線協(xié)調(diào)規(guī)劃問題的研究主要集中于通用機器人與壓機運動的協(xié)調(diào)，而對于由單臂機械手和壓機組成的沖壓自動線的整線運動規(guī)劃的研究較少。本文的主要貢獻是提出了基于單元分解協(xié)調(diào)優(yōu)化技術解決沖壓線送料規(guī)劃問題的高效算法，所提算法可以在整線規(guī)劃過程中通過局部修訂送料臂路徑，使最終規(guī)劃節(jié)拍接近理論最優(yōu)?；诒疚乃惴ㄩ_發(fā)的具有完全自主知識產(chǎn)權的整線運動規(guī)劃配置軟件已經(jīng)應用于多條實際沖壓線，其穩(wěn)健性經(jīng)過實際長期運行的檢驗，并在確保運行安全、縮短曲線調(diào)試時間、提高運行效率方面創(chuàng)造了良好的社會經(jīng)濟效益。

2 汽車外覆蓋件沖壓線整線運動規(guī)劃

整線運動規(guī)劃所涉及的整線運動模型包括各壓機沖壓工位，上、下料送料臂，以及其間的物料流動。其中，壓機運動模型描述了各壓機滑塊在豎直方向的平動隨時間的關系，對機械壓機的連續(xù)模式，常按滑塊特性曲線描述，單次模式需兼顧考慮離合制動過程特性；對于伺服壓機，其滑塊運動由規(guī)劃確定，而且伺服壓機運動規(guī)劃也是整線優(yōu)化規(guī)劃的重要組成部分。至于送料臂的運動，目前的沖壓自動線一般在相鄰壓機間配置一臺送料裝置，不借助中間工位，在其中一個行程中完成對上一工位的下料以及對下序的上料。如圖2所示，送料臂的運動要求其在上、下序兩個模區(qū)來回穿梭，其中帶件行程要求橫桿(橫梁)的路徑在模區(qū)內(nèi)要比較規(guī)則(直線+圓滑過渡)，模區(qū)外運動則更為自由，通常由各驅(qū)動軸關節(jié)空間曲線合成。

通常，整線規(guī)劃將送料臂視為智能體，而將壓機運動視為動態(tài)環(huán)境(對伺服壓機按相同方法處理)。其基本要求如前所述，即確保運動體間實際運行無干涉(考慮到設備實際運行偏差，一般通過必要的安全距離保證)，并盡可能提高節(jié)拍。

為便于離線或在線調(diào)試曲線，送料臂的運動路徑各自單獨定義并解算生成。因此，整線運動規(guī)劃的最簡問題形式，即為假定各送料周期性路徑一定的情況下，協(xié)調(diào)各送料臂沿路徑的運動，確保與動態(tài)環(huán)境無干涉約束條件下整線周期時間最短。通常，車身覆蓋件沖壓工藝要求每工序滑塊在一個循環(huán)內(nèi)僅沖壓一次(往復運動一次)，對于一個壓機工作單元，送料臂在模區(qū)內(nèi)的工作過程中，壓機滑塊處于上止點附近，存在模區(qū)打開窗口，所有下料、上料等模區(qū)內(nèi)物料操作需在該窗口期內(nèi)完成，因此對一個單元而言，通過模區(qū)打開窗口概念，可以將送料環(huán)節(jié)視為靜態(tài)環(huán)境。對于該類最簡問題形式，可以采用基于協(xié)調(diào)圖(coodination diagram)的優(yōu)化算法及相應技術來解決[13]。該方面的實際系統(tǒng)包括AIDA的ADMS系統(tǒng)，通常是基于比協(xié)調(diào)圖更為簡明的周期性相位圖來構(gòu)建算法及程序。

上述最簡問題及其相應求解技術的缺點在于，沒有考慮到送料臂的某些局部路徑參數(shù)會對整線節(jié)拍有顯著的影響。因此將路徑視為固定，會使規(guī)劃節(jié)拍與理論最優(yōu)有不小的差距(可達1～2 SPM以上)。故本文提出，在單元協(xié)調(diào)優(yōu)化時，兼顧考慮對送料臂路徑的一些局部基本運動模式(Motion Primitives)參數(shù)的優(yōu)化[14-15]，從而實現(xiàn)以較小的數(shù)值計算代價，逼近理論上的最高節(jié)拍。對于送料臂而言，常將局部橫桿旋轉(zhuǎn)、局部提升量變更作為模態(tài)優(yōu)化的目標[16-17]。下面闡述本文的方法框架。

送料線的協(xié)調(diào)運動是指在共同工作空間區(qū)域內(nèi)不同運動體運動間相互適應，保持適當?shù)陌踩嚯x以避免干涉，同時使整體運動滿足一定的優(yōu)化指標。對于P序沖壓線整線運動規(guī)劃而言均有如下的基本關系：

Coop(R1,P1,…,Pp-1,Rp)?Coop(R1,P1,R2)∧

Coop(R2,P2,R3)∧…∧Coop(Rp-1,Pp-1,Rp)。

(1)

式中：Coop(…)表示求解設備間協(xié)調(diào)運動的算子，Pi表示第i臺壓機，Rj表示第j臺送料臂。該關系的意義是整線協(xié)調(diào)等價于各沖壓工作單元均協(xié)調(diào)。

基于分解規(guī)劃法，將一個沖壓工作單元j的協(xié)調(diào)空間定義為：

p(j)(φj)=(ψj(φj),φj(φj),ψj+1(φj))T∈Cpj?R3。

(2)

式中：Cpj為協(xié)調(diào)相空間；φj∈[0,φEscape,j]為單元j的虛軸相位；ψj(·)為第j臺送料沿其路徑的自身相位，τj(ψj(·))∈Cj，τj為送料臂j求解構(gòu)型軌跡曲線上的點；φj(·)為第j臺壓機的自身相位，φEscape,j為上料臂投完料后逃逸出模區(qū)的單元虛軸角度，φEscape,j<2π。單元虛軸相位與整線虛軸相位Φ的關系可以表示為：

Φj=mod(φ+φj0,2π)。

(3)

式(3)中，φj(φj)|Φj=0=φBDC,j，即單元虛軸相位0°對應本單元壓機凸輪角的下止點角度。

如前所述，本文優(yōu)化方法考慮的單元協(xié)調(diào)也包括兩送料路徑上局部附加基本運動模式的選擇及其參數(shù)優(yōu)化，如式(4)所示：

aj+1(φj))T∈Cpj?R5。

(4)

若協(xié)調(diào)空間的協(xié)調(diào)規(guī)劃仍采用協(xié)調(diào)算子，對擴展了的單元協(xié)調(diào)可以記為coop_with_modal_motion(…)。一般地，對于采用附加運動模式優(yōu)化的單元，選用局部橫桿旋轉(zhuǎn)及橫桿提升模式，此時2≤nj≤4，故單元協(xié)調(diào)優(yōu)化的維度≤7。

基于以上分析，整線運動規(guī)劃求解的算法過程如下。

算法1 line_coordination({τj,vratioj,{θj,r}1≤r≤nj},{sj})returns(Φopt, TminLn, Θopt)or nil

1 for j=1 to p+1

2 TminF(j)←transfer_min_cyc_time(τj)/vratioj

3 if(j≤p)then TminP(j)←press_min_cyc_time(sj)

4 TminLn←max({TminF(j)}1≤j≤p+1,{ TminP(i)}1≤i≤p)

5 for k=1 to MAX_ITER

6 for j=1 to p

7 (popt,j,Θopt,j)←coop_with_modal_motion(τj, τj+1, sj, TminLn, {θj,r})

8 dsafe,j←safe_dist_check(τj,τj+1, sj, TminLn, popt,j,Θopt,j)

9 if any(dsafe,j<-TOL_SAFE)then break

10 (err,ineck)←min{dsafe,i}1≤i≤j

11 if(|err|≤TOL_SAFE)then break

12 TminLn←estm_cycle_time(TminLn,err,ineck)

13 if(err<- TOL_SAFE)then return nil

14 (Φopt, Θopt)←join_timing({popt,j,Θopt,j}1≤j≤p, TminLn, {TminF(j)}1≤j≤p+1,{ TminP(i)}1≤i≤p)

15 return(Φopt, TminLn, Θopt)

算法中：transfer_min_cyc_time和press_min_cyc_time是基于單個設備動力學的最短時間求解函數(shù)； safe_dist_check是基于計算幾何方法求解運動體間安全距離的子函數(shù)；estm_cycle_time是在無法滿足瓶頸工位安全距離的情況下，調(diào)整整線周期時間估值的一個迭代調(diào)節(jié)器；join_timing則實現(xiàn)由各單元協(xié)調(diào)構(gòu)建整線協(xié)調(diào)的相位對應與再插值功能。

基于分解規(guī)劃法的思想，單元協(xié)調(diào)空間是3維或5～7維的泛函空間。通過假定參數(shù)類型，可以將泛函優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為參數(shù)優(yōu)化問題，進而提高求解效率。因此，本算法的關鍵是coop_with_modal_motion以及estm_cycle_time,下面以勻速協(xié)調(diào)策略為例分別進行介紹。所謂勻速協(xié)調(diào)策略是指使各送料相位在其變動區(qū)間內(nèi)與單元虛軸相位成線性關系，即

(5)

(6)

式中：上止點角度為φTDC,j，該式唯一確定，無待定參數(shù)。因此，對勻速協(xié)調(diào)而言：

Coop(Cpj,τj,τj+1,φj,Tcycle,B,DSafe)?

(7)

coop_with_modal_motion(τj,τj+1,sj,Tcycle,{θj,r})?

(8)

即協(xié)調(diào)規(guī)劃等價于簡單的參數(shù)優(yōu)化問題。其中：

(9)

而estm_cycle_time是一種預測校正策略，通過調(diào)整整線節(jié)拍估計，使瓶頸工位的富余安全距離恰好為0。對于整線不同運行模式，相應的估計模型不同，性能好的估計模型所需的迭代次數(shù)較少。

因為算法運行的基礎是各送料臂的基本路徑已確定，并且通過運動學逆解程序獲得了送料臂各驅(qū)動軸的周期性位置序列，所以實際的整線運動配置過程需要先調(diào)試各送料臂的路徑，因此需要操作者參與定義送料基本路徑，然后由程序自動完成整線運動優(yōu)化規(guī)劃。這樣，沖壓線典型的整線完整的運動配置過程如圖3所示，整線運動優(yōu)化可能需要經(jīng)過多次交互、反復的求解過程。為了減少實際試模時間，需要結(jié)合逼近真實的3D仿真技術，在離線情況下提前精細地調(diào)整送料曲線和壓力機曲線。在整線運動優(yōu)化過程中，設備的曲線規(guī)劃分為兩類[18]：按設備能力的最高節(jié)拍規(guī)劃；在一定的運動同步性約束情況下的綜合優(yōu)化規(guī)劃，以取得高質(zhì)量的實際運行曲線。

整線協(xié)調(diào)求解的基本約束要確保運動體間的安全距離滿足設定要求，本文基于2D輪廓檢查法開發(fā)整線優(yōu)化軟件。輪廓提取的關鍵技術主要有2D輪廓合并、2D輪廓間安全距離、后處理包絡線解算等。整線運動規(guī)劃結(jié)果正確性的驗證技術主要有干涉曲線法、運行相位圖、運動仿真、運行模擬等。

基于以上基本算法及其簡化策略開發(fā)了沖壓自動線整線配置軟件JAMP(JIER automation motion planning)，該軟件可實現(xiàn)對各種運行模式的整線協(xié)調(diào)運動進行高效、精確的求解，得到滿足設定的各安全距離、各設備運動學動力學約束條件的整線最高節(jié)拍，以及與之相應的各設備運行軌跡與運動同步控制參數(shù)。

本文給出某車型前門外板的整線運動規(guī)劃實例，在JAMP中設置前門外板的模具規(guī)格、干涉點參數(shù)、安全距離設定值以及送料臂的送料規(guī)格參數(shù)等，便可進行前門外板的整線運動規(guī)劃。整線運動規(guī)劃結(jié)果用運行相位圖法表示，如圖4所示，圖4中粗實線為送料機械手末端在物流方向的位置隨時間的變化曲線，細實線為相鄰送料機械手互不干涉的包絡線在物流方向的位置隨時間的變化曲線，點劃線為各個工位壓機滑塊豎直方向位置隨時間的變化曲線。

由圖4可知，各送料臂的水平速度均衡，各設備間相位差合理。為保證整線生產(chǎn)時，壓機滑塊與送料臂、模具等移動部件不干涉，還需對整線運動規(guī)劃求解結(jié)果的實際安全距離進行評估，如圖5所示。

相對上模坐標系(滑塊標架)的送料臂運行區(qū)域包絡為左側(cè)細實線區(qū)域(對應上料手)和右側(cè)細點劃線區(qū)域(對應下料手)，上模干涉點輪廓為上方中間的粗實輪廓線。由圖5可知各送料臂與上模之間的安全距離較均勻。

3 基于沖壓運動仿真的汽車外覆蓋件沖壓線運動仿真及優(yōu)化

單臂沖壓線仿真的核心是對運動的建模，以及對運動體的幾何計算分析。在沖壓運動仿真(Press Line Simulation, PLS)中，單臂沖壓線仿真模型主要包括整線運動邏輯模型、整線設備建模和沖壓線工藝建模，其中整線運動邏輯模型通過CSV文件建立，整線設備模型通過SOLID EDGE ST8建立的三維模型導入PLS，沖壓線工藝建模是通過PLSim中的Signal機制對整線機械手取放料角度以及拉延工位Cushion的運動角度進行定義。整線運動仿真過程中，主要通過以下3方面措施保證整線物料流在同步切換時運動連續(xù)無跳躍：

(1)Signal機制要求角度對應于準確的取放料點；

(2)PickGet坐標平滑順接機制定義角度在該送料的取料前1°；

(3)軌跡調(diào)整功能實現(xiàn)放料位姿與下序工位的順接。

對于每一個送料工位，送料路徑都包括取料點高度(UL_Z_POS)和水平位置(UL_X_POS)、放料點高度(L_Z_POS)和水平位置(L_X_POS)、回程中間等待點的高度(H_Z_POS)和水平位置(H_X_POS)等參數(shù)。在仿真前都需要預先確定該工件在每一個沖壓工位上能安全脫離模具下模的提升距離，以便選取相近的送料曲線模板，用于優(yōu)化送料臂的送料路徑。在JAMP中定義每個送料機械手的送料關鍵參數(shù)后，軟件自動配置生成機械手的送料曲線，將該曲線導入PLS中對送料機械手與模具之間的安全距離及干涉情況進行檢查。

以某車型左側(cè)圍件為例，對第一臺單臂機械手RX2的送料路徑進行優(yōu)化。在送料曲線模板的基礎上，修改送料路徑關鍵參數(shù)，最終可生成單臂機械手最優(yōu)的送料路徑。經(jīng)仿真優(yōu)化，單個送料臂的最高仿真節(jié)拍為15 SPM。優(yōu)化和仿真前后RX2的送料路徑分別如圖6和圖7所示。通過前后對比可知，RX2送料空間軌跡光滑連續(xù)形態(tài)良好，在模區(qū)內(nèi)取放料有嚴格豎直提升段和水平運動段。

在PLS中建立沖壓線整線仿真模型，根據(jù)左側(cè)圍件取放料點高度和提升高度選擇相近模板，將該模板導入JAMP后生成一條整線生產(chǎn)節(jié)拍最高為15.28 SPM的空間軌跡運行曲線，如圖8所示。同時生成各單臂送料機械手的運行曲線，將運行曲線導入PLS中檢查送料手和模具的干涉情況。若存在干涉，干涉部件會自動改變其提示色，如圖9所示。上圖為正常情況下小臂與上模未干涉，此時上模、送進擺臂皆為其自身顏色(上模為淺色)；下圖為兩者干涉時，系統(tǒng)會將干涉部件的顏色顯示為專用的干涉提示色(該圖中皆為深色)。

出現(xiàn)干涉時，需要對各送料臂的送料參數(shù)進行修改，重新生成空間軌跡曲線并進行驗證。

優(yōu)化過程如下：首先需要調(diào)整取放料點的高度和回程Home點的高度，然后修改取料側(cè)相位偏移和上料側(cè)相位偏移，如果仍未消除干涉區(qū)域，需進一步修改速比(運動時間因子)，通過降低送料節(jié)拍來尋找合適的空間送料軌跡。

在調(diào)整高度到位的情況下，繼續(xù)修改取放料點位置參數(shù)UL-Shift、L-Shift和Motion Scale。根據(jù)機械手小臂在PLS仿真運行中與滑塊的距離大小來修改UL-Shift、L-Shift值，通過改變機械手取料、投料的角度，讓機械手進出模區(qū)滯后或加快，避免與正在上行或下行的壓機滑塊干涉。如仍不能消除干涉，需根據(jù)PLS仿真中的干涉預判情況調(diào)整Motion Scale值，降低機械手的運行節(jié)拍直至無干涉，修改完后保存為配方曲線，如圖10所示。PLS仿真中，上料工位無干涉情況如圖11所示。

在整線運動仿真中，第一工位和第二工位的兩臺壓機、三臺送料機械手之間的配合是整線送料仿真的關鍵。優(yōu)化RX1～RX5每臺單臂機械手的送料路徑，最終生成沖壓線整線節(jié)拍最高的運行曲線。以某車型左側(cè)圍件為例，整線送料機械手的仿真節(jié)拍分別為：RX1為8.08 SPM、RX2為10.34 SPM、RX3為10.42 SPM、RX4為10.42 SPM、RX5為10.45 SPM。如同“木桶效應”一樣，整線最低節(jié)拍的工位限制了整線的生產(chǎn)節(jié)拍，故左側(cè)圍件的整線仿真節(jié)拍為8.08 SPM。

對于單臂沖壓線，排除異型模具等因素，一般上料工位制約著整線的生產(chǎn)節(jié)拍。該車型前門外板及后門外板的整線運動仿真及優(yōu)化過程類似于左側(cè)圍件，仿真節(jié)拍分別為13.41 SPM和13.41 SPM。

4 項目現(xiàn)場驗證

為驗證所開發(fā)的單臂送料規(guī)劃系統(tǒng)的可行性，對沖壓線整線生產(chǎn)節(jié)拍及送料機械手的性能進行測試。測試工作在由濟南二機床集團有限公司設計制造的單臂送料裝置和機械壓力機組成的沖壓自動線上完成。

送料臂的性能測試主要包括沖壓線實際生產(chǎn)時送料臂各部件的溫度測試及送料臂在不同生產(chǎn)節(jié)拍下各關節(jié)的扭矩測試。通過記錄連續(xù)運轉(zhuǎn)情況下各關節(jié)軸動力學參數(shù)反饋及溫升情況，來驗證電機的驅(qū)動能力以及檢驗傳動的可靠性。表1所示為某車型前門外板生產(chǎn)節(jié)拍為13 SPM時各部件的溫升情況。

表1 生產(chǎn)節(jié)拍為13 SPM時各部件的溫升情況

某車型前門外板的理論計算節(jié)拍為15 SPM(非整線節(jié)拍)，測試送料機械手帶前門外板(約45 Kg)，提升200 mm時各關節(jié)的扭矩情況。具體測試結(jié)果如表2所示。由表1和表2數(shù)據(jù)可知，各軸電機扭矩范圍正常，溫升正常，關鍵機械連接部位溫升正常。

表2 前門外板在不同節(jié)拍下各關節(jié)的扭矩范圍

以某車型覆蓋件對沖壓線整線生產(chǎn)節(jié)拍進行測試，在保證送料臂與上下模安全距離100 mm的前提下，經(jīng)測試，前門外板、后門外板和左側(cè)圍的最大節(jié)拍分別為13 SPM、13 SPM和8 SPM。仿真節(jié)拍與實際節(jié)拍的對比如表3所示。

表3 仿真節(jié)拍與實際節(jié)拍的對比

由于仿真模型與實際物理設備存在差異，實際節(jié)拍略低于仿真節(jié)拍，最大誤差為3.06%。由于左側(cè)圍模具為現(xiàn)有模具，模具結(jié)構(gòu)無法修改，導致左側(cè)圍的整線節(jié)拍為8 SPM，無法進一步提高節(jié)拍，這也表明了在模具設計階段進行規(guī)劃及仿真的必要性。該沖壓線自2016年10月開始投入使用，批量生產(chǎn)，每天兩個班次穩(wěn)定生產(chǎn)。

5 結(jié)束語

通過分析汽車外覆蓋件沖壓線壓力機和送料機械手的運行特點，本文基于分解規(guī)劃法及多設備空間協(xié)調(diào)優(yōu)化技術，對汽車外覆蓋件沖壓線整線運動規(guī)劃問題進行了求解，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的整線配置軟件JAMP；基于PLS對沖壓線整線進行了運動仿真，通過檢查整線運行時壓機和送料機械手有無干涉情況，優(yōu)化送料機械手的送料路徑，最終生成一條生產(chǎn)節(jié)拍最高的送料曲線配方。

通過測試沖壓線生產(chǎn)某車型覆蓋件時送料機械手和整線的生產(chǎn)節(jié)拍，送料機械手各部件的溫升正常，各關節(jié)扭矩范圍正常。其中，前門外板、后門外板及左側(cè)圍件的實際生產(chǎn)節(jié)拍(13 SPM、13 SPM和8 SPM)略低于仿真計算節(jié)拍(13.41 SPM、13.41 SPM和8.08 SPM)，最大誤差為3.06%。結(jié)果表明本文開發(fā)的汽車外覆蓋件沖壓線整線運動規(guī)劃系統(tǒng)合理可行，可以較好地服務于沖壓自動化領域。

進一步的研究方向包括將本文開發(fā)的整線運動規(guī)劃方法與伺服壓力機的快速曲線規(guī)劃算法相結(jié)合，并研發(fā)適用于首臺伺服或全伺服沖壓線的整線自動運動規(guī)劃和伺服壓力機曲線自動配置的高效算法與程序系統(tǒng)。在動力學辨識與驗證的基礎上，研究送料臂關節(jié)摩擦模型估計，開發(fā)可以用于送料臂在線負載估計與尖峰扭矩在線評估的程序等。