陳繼文，于永鵬，姬 帥,2，王連明

（1.山東建筑大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，濟(jì)南 250101；2.山東省綠色制造工藝及其智能裝備工程技術(shù)研究中心，濟(jì)南 250101）

0 引言

裝配式建筑采用“工廠生產(chǎn)—現(xiàn)場(chǎng)安裝”的新型建造模式，將工廠預(yù)制完成的構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝而建成住宅。歐美等國(guó)的PC構(gòu)件（預(yù)制混凝土構(gòu)件）裝配式建筑起步早、發(fā)展成熟，形成了Ebawe、Avermann、Vollert等一批先進(jìn)的PC構(gòu)件設(shè)備廠商[1]。我國(guó)在2016年提出要力爭(zhēng)在10年內(nèi)使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%，國(guó)內(nèi)一些大型企業(yè)和房地產(chǎn)公司也陸續(xù)建設(shè)和使用混凝土工廠化生產(chǎn)線[2]?；炷令A(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)以及廠房?jī)?nèi)模臺(tái)的循環(huán)移動(dòng)和預(yù)制房屋的快速建造是基于現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的做法，將傳統(tǒng)的澆筑方式轉(zhuǎn)移到混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)工廠，在置模過程中大多采用桁架式機(jī)械手進(jìn)行邊模放置。大跨度直角坐標(biāo)系桁架式機(jī)械手在置模過程中，對(duì)于多組邊模的擺放，需要多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)且機(jī)械手行程較大，浪費(fèi)較多的時(shí)間，導(dǎo)致效率低下。針對(duì)PC構(gòu)件生產(chǎn)線不斷增長(zhǎng)的需求量，置模時(shí)間短、定位精度高和高柔性化的生產(chǎn)線已是在混凝土預(yù)制構(gòu)件制造領(lǐng)域亟待解決的問題。

應(yīng)用數(shù)字化仿真技術(shù)可分析PC構(gòu)件生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的生產(chǎn)節(jié)拍，揭示機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑存在的干涉問題，優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑與生產(chǎn)線布局，為有效提高PC構(gòu)件生產(chǎn)線置模效率提供了一種可行方案。RobotStudio軟件是ABB公司開發(fā)的一款專門針對(duì)于ABB公司機(jī)器人的虛擬仿真軟件，可以用它進(jìn)行工作站設(shè)計(jì)和機(jī)器人離線編程調(diào)試。本文將RobotStudio軟件應(yīng)用到PC構(gòu)件生產(chǎn)線的數(shù)字化仿真中，對(duì)生產(chǎn)線上的重載工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃進(jìn)行研究，重新構(gòu)建機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式，優(yōu)化機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑，實(shí)現(xiàn)PC構(gòu)件生產(chǎn)線的快速置模。

1 PC構(gòu)件生產(chǎn)線的布局設(shè)計(jì)

PC構(gòu)件生產(chǎn)線的工藝流程一般為：清洗邊模，噴刷脫模劑，置放邊模，置放預(yù)留件，焊接鋼筋，澆筑混凝土，振搗成型，預(yù)養(yǎng)護(hù)，構(gòu)件表面抹光，養(yǎng)護(hù)，脫模，成品吊裝等工序[3～5]。圖1所示的傳統(tǒng)PC構(gòu)件生產(chǎn)線自動(dòng)化程度不高，存在一些不足，主要表現(xiàn)為：生產(chǎn)線為“O”型生產(chǎn)線，按照順序各個(gè)工序依次進(jìn)行，但是安裝邊模的工序耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致清洗邊模、噴脫模劑等工序經(jīng)常停機(jī)；廠房占用面積大，目前人工+機(jī)械化的生產(chǎn)方式，在生產(chǎn)線周圍需要進(jìn)行預(yù)處理，導(dǎo)致生產(chǎn)周期長(zhǎng)。

圖1 PC構(gòu)件的“O”型生產(chǎn)線布局

圖2所示改進(jìn)后的PC構(gòu)件生產(chǎn)線采用折線式布局[6]，將邊模運(yùn)輸過程從“O”型生產(chǎn)線中取出，在現(xiàn)有生產(chǎn)線旁添加獨(dú)立的輸送路線，運(yùn)動(dòng)路線與原本生產(chǎn)線方向相反，構(gòu)件脫模后將邊模直接存入邊模庫(kù)，摒棄原有等待模臺(tái)清掃后進(jìn)入邊模庫(kù)的缺點(diǎn)，利用布模機(jī)器人提前預(yù)處理快速置模，使布局更加合理，節(jié)省了廠房面積，提高了生產(chǎn)效率和資源利用率[7]。

2 PC構(gòu)件生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與選型

根據(jù)PC構(gòu)件生產(chǎn)線的工作特點(diǎn)以及環(huán)境要求，重載工業(yè)機(jī)器人采用桁架+關(guān)節(jié)型機(jī)器人的置模方式。其中關(guān)節(jié)型機(jī)器人的行走軸安裝在桁架上，桁架用于大跨度的直線往復(fù)移動(dòng)，關(guān)節(jié)型機(jī)器人用于邊模精確擺放。機(jī)器人的工作任務(wù)決定了它們對(duì)工作空間位置的具體要求，從應(yīng)用環(huán)境、有效載荷和有效工作空間三個(gè)方面進(jìn)行選型分析，選擇型號(hào)為IRB6620的ABB機(jī)器人，有效載荷l50kg，工作范圍達(dá)2200mm，通過仿真軟件RobotStudio來(lái)選擇機(jī)器人模型以及機(jī)器人控制系統(tǒng)[8]。

由于PC構(gòu)件生產(chǎn)線上的模臺(tái)尺寸為9m×4m，目前關(guān)節(jié)型機(jī)器人工作半徑均不能滿足此要求，機(jī)器人本體在置模操作過程中需要移動(dòng)，故添加行走軸。對(duì)于側(cè)掛行走軸一般不用重載作業(yè)，底掛行走軸在重載作業(yè)時(shí)磨損嚴(yán)重，且不同重量對(duì)機(jī)器人的精度將有不同的影響，因此采用地面行走軸。機(jī)器人末端執(zhí)行器用于夾持用角鋼制作的混凝土預(yù)制構(gòu)件邊模，由于工作環(huán)境惡劣，邊模表面粗糙、重量較大，采用真空式吸盤方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)吸取動(dòng)作；如果采用機(jī)械式夾持器，因夾持物體為角鋼，夾持面積比較小，當(dāng)夾取較長(zhǎng)邊模時(shí)容易側(cè)滑，安全性能不足，故末端執(zhí)行器采用磁吸式，選用電永磁吸盤。

基于PC構(gòu)件生產(chǎn)線的復(fù)雜工作環(huán)境，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)的PC構(gòu)件生產(chǎn)線主要包括：邊模庫(kù)、斜面滑臺(tái)、輸送軌道、桁架、機(jī)器人行走軌、工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器、模臺(tái)、驅(qū)動(dòng)輪和邊模等，生產(chǎn)線的三維模型如圖3所示。

圖3 PC構(gòu)件生產(chǎn)線三維模型

3 PC構(gòu)件生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人的工序流程

PC構(gòu)件生產(chǎn)線的重載工業(yè)機(jī)器人用于置模，其主要工序流程為姿態(tài)糾正、邊模輸送、邊模識(shí)別、邊模吸附、邊模搬運(yùn)、邊模放置等[9]，工序流程圖如圖4所示。

圖4 重載工業(yè)機(jī)器人的工序流程圖

姿態(tài)糾正：邊模在輸送過程中，經(jīng)過傾斜角度為15°的傾斜滑臺(tái)，進(jìn)行第一次糾正，通過滑臺(tái)使邊模滑至底部，使邊模與輸送軌道平行；當(dāng)邊模輸送至吸附工位時(shí)，機(jī)器人末端執(zhí)行器進(jìn)行第二次姿態(tài)糾正，用夾具夾持住，使其與機(jī)器人X軸坐標(biāo)平行。

邊模輸送：邊模從邊模庫(kù)取出并進(jìn)行姿態(tài)糾正后，沿帶有驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥妮斔蛶н\(yùn)動(dòng)，當(dāng)邊模到達(dá)機(jī)器人末端執(zhí)行器下方后，經(jīng)傳感器識(shí)別輸送停止，待機(jī)器人夾取邊模后，下一個(gè)邊模輸送開始，輸送帶繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。

邊模識(shí)別：邊模的長(zhǎng)度不同，因此機(jī)器人進(jìn)行吸附時(shí)需要調(diào)整位置，輸送軌道兩側(cè)安裝有傳感器，所有邊模前端停止位置均位于同一位置。根據(jù)傳感器識(shí)別邊模后端位置，然后將信號(hào)輸送至控制器，以此標(biāo)定邊模長(zhǎng)度以及吸附位置。

邊模吸附：邊模到達(dá)機(jī)器人末端執(zhí)行器下方后，機(jī)器人移動(dòng)至接近目標(biāo)點(diǎn)（取模位置），末端執(zhí)行器動(dòng)作，夾具向里，保證邊模邊緣姿態(tài)與模臺(tái)邊緣平行，電永磁吸盤通電吸附邊模。

邊模搬運(yùn)：邊模到達(dá)搬運(yùn)工位后，機(jī)器人動(dòng)作，將邊模搬運(yùn)至模臺(tái)，一次搬運(yùn)完成后機(jī)器人回到初始位置，根據(jù)設(shè)定程序進(jìn)行二次搬運(yùn)。

邊模放置：確定位置后機(jī)器人移動(dòng)至接近目標(biāo)點(diǎn)，末端執(zhí)行器動(dòng)作，電永磁吸盤斷電，夾具松開進(jìn)行邊模放置。

4 PC構(gòu)件生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人的路徑規(guī)劃

PC構(gòu)件生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程。在邊模搬運(yùn)過程中，對(duì)于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑?jīng)]有特殊規(guī)劃要求，只需要將磁性邊模從吸附工位搬運(yùn)到模臺(tái)指定位置。目前國(guó)內(nèi)外廠商大多采用大跨度直角坐標(biāo)系式桁架機(jī)器人，但這種方式每次只能搬運(yùn)一個(gè)邊模，一個(gè)邊模置放完成后，需要返回初始位置重新夾取，然后返回指定位置再進(jìn)行置模，這就會(huì)存在直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程量大，機(jī)械結(jié)構(gòu)磨損嚴(yán)重，搬運(yùn)效率低的缺點(diǎn)。針對(duì)這一問題采用桁架一級(jí)粗定位和關(guān)節(jié)型機(jī)器人二級(jí)精定位的工作方式，利用桁架機(jī)器人到達(dá)模臺(tái)中間位置，然后通過關(guān)節(jié)型機(jī)器人旋轉(zhuǎn)置模，這樣將會(huì)節(jié)省布模時(shí)間，減少設(shè)備磨損[10,11]。

邊模從邊模庫(kù)中取出進(jìn)入斜面滑臺(tái)，經(jīng)過滑臺(tái)移動(dòng)到輸送帶，此時(shí)傳感器1檢測(cè)到邊模輸入，進(jìn)行直線運(yùn)輸；如果位于機(jī)器人夾持工位的傳感器2沒有檢測(cè)到邊模，則邊模一直沿直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)到夾持工位時(shí)，傳感器2和末端執(zhí)行器上的傳感器3都檢測(cè)到邊模，此時(shí)移動(dòng)到目標(biāo)原點(diǎn)1。當(dāng)機(jī)器人回歸到原點(diǎn)1后，傳感器2檢測(cè)到邊模，傳感器3沒有檢測(cè)到，則回歸目標(biāo)原點(diǎn)2準(zhǔn)備夾持。傳感器3識(shí)別到邊模后，邊模被機(jī)器人吸附，電永磁吸盤通電，機(jī)器人末端執(zhí)行器上的夾具開始收縮，同時(shí)將邊模姿態(tài)調(diào)整到與模臺(tái)平行，進(jìn)行吸附作業(yè)[12]。機(jī)器人將邊模上提遠(yuǎn)離輸送帶，與桁架上放置的機(jī)器人行走軸配合，移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)（置模位置目標(biāo)點(diǎn)），將邊模安放在模臺(tái)上，電永磁吸盤首先斷電，夾具松開，末端執(zhí)行器向上移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)（置模位置目標(biāo)點(diǎn)上方15cm），返回到初始位置以進(jìn)行第二次處理操作。PC構(gòu)件生產(chǎn)線置模流程如圖5所示。

圖5 PC構(gòu)件生產(chǎn)線置模流程圖

圖6 PC構(gòu)件生產(chǎn)線傳感器分布圖

長(zhǎng)磁性邊模與短磁性邊模的區(qū)分，通過夾持工位附近的傳感器識(shí)別，傳感器根據(jù)邊模長(zhǎng)度分布在夾持工位附近，不同距離的傳感器被激活，代表不同的邊模，同時(shí)將信號(hào)輸送到機(jī)器人控制系統(tǒng)，移動(dòng)到指定目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行吸附和夾持。

模臺(tái)尺寸為9m×4m，ABB機(jī)器人第七軸導(dǎo)軌IRBT6004_STD_0_90_4__04安裝在桁架的橫梁上，桁架位于模臺(tái)中心位置，以3m×2.2m組合邊模為例，一個(gè)9m×4m模臺(tái)可以同時(shí)安放兩組邊模，機(jī)器人具體工作路徑如圖7所示。

圖7 PC構(gòu)件生產(chǎn)線的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡

根據(jù)邊模庫(kù)選取系統(tǒng)，安放兩組邊模將先取出4根長(zhǎng)磁性邊模，四根邊模由ABB IRB 6620機(jī)器人完成擺放，前兩根邊模機(jī)器人在行走軌左右移動(dòng)，通過上述擺放過程完成邊模安放，安放完成后，第三根邊模到達(dá)夾持位置，機(jī)器人吸附完成，移動(dòng)到指定位置后，ABB IRB 6620機(jī)器人的第1軸旋轉(zhuǎn)170°，改變布模方向，同時(shí)其余5軸通過改變關(guān)節(jié)值，實(shí)現(xiàn)邊模擺放，第四根長(zhǎng)磁性邊模同第三根邊模擺放方法。

對(duì)于短磁性邊模的布模方案，需要桁架與關(guān)節(jié)型機(jī)器人的配合完成，由于每個(gè)短磁性邊模的距離較遠(yuǎn)，僅依靠關(guān)節(jié)型機(jī)器人無(wú)法完成。前兩根邊模關(guān)節(jié)型機(jī)器人1軸不需要旋轉(zhuǎn)布模，依靠桁架的移動(dòng)與地面行走軸完成；第三根和第四根磁性邊模的布置則需要關(guān)節(jié)型機(jī)器人1軸旋轉(zhuǎn)170°，同長(zhǎng)磁性邊模的布置。

在兩組邊模布置完成后，模臺(tái)底部驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使模臺(tái)前移運(yùn)行至下一工位，進(jìn)入模臺(tái)循環(huán)流水線，后面的模臺(tái)進(jìn)入之前位置，重復(fù)上一模臺(tái)作業(yè)過程。這種布模方式的優(yōu)點(diǎn)在于：

1）節(jié)省時(shí)間。傳統(tǒng)的桁架式機(jī)械手每次布模完成后需要往復(fù)移動(dòng)，四根邊模需要直線移動(dòng)8次，導(dǎo)致效率降低；關(guān)節(jié)型機(jī)器人則可以在位置不改變或少量移動(dòng)的情況下旋轉(zhuǎn)170°，實(shí)現(xiàn)另一組邊模擺放。

2）增加了設(shè)備可靠性與安全性。此種布模方式通過桁架移動(dòng)進(jìn)行一級(jí)粗定位，能夠保證在極短的時(shí)間移動(dòng)到粗略位置，然后再通過關(guān)節(jié)型機(jī)器人移動(dòng)到指定目標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)行二級(jí)精定位，兩者配合與傳統(tǒng)布模方式比較，減少設(shè)備來(lái)回磨損的情況，保證定位的精確性。

5 PC構(gòu)件生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真

通過對(duì)PC構(gòu)件生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真，可使生產(chǎn)線合理化布局，優(yōu)化重載工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路線，減少邊模運(yùn)輸路線的距離，提高生產(chǎn)效率。RobotStudio可以對(duì)PC構(gòu)件生產(chǎn)線所選用的ABB IRB 6620重載工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行離線編程和調(diào)試，提供全三維的仿真視角，生成逼真的仿真圖像，其離線編程文件可直接應(yīng)用于真實(shí)的機(jī)器人控制系統(tǒng)。RobotStudio的特點(diǎn)是可以直接調(diào)用軟件內(nèi)部的模型庫(kù)，ABB公司的各種機(jī)器人都可以直接使用，包括機(jī)器人的各種配套設(shè)備，如行走軸、控制柜、焊槍等；同時(shí)還支持其它軟件的三維模型導(dǎo)入，在建立工作站的仿真時(shí)，可以導(dǎo)入幾何體插入到工作站中。導(dǎo)入的模型通過創(chuàng)建機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)功能，在Smart組件上創(chuàng)建動(dòng)態(tài)模型，將Smart組件的I/O口與機(jī)器人控制系統(tǒng)的I/O口通過工作站邏輯相連，便可以創(chuàng)建動(dòng)態(tài)關(guān)系。圖8為生產(chǎn)線的仿真模型整體效果圖。

圖8 PC構(gòu)件生產(chǎn)線的仿真模型整體效果圖

5.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真各工位參數(shù)的設(shè)置

根據(jù)某企業(yè)提供的數(shù)據(jù)設(shè)置各個(gè)工位的工作時(shí)間，安裝一組邊模的時(shí)間控制在100s內(nèi)，本工作站在同一模臺(tái)可以一次放置兩組邊模，因此總時(shí)間控制在200s內(nèi)。其中邊模輸送與邊模姿態(tài)糾正需要的時(shí)間為15s；邊模識(shí)別夾取需要的時(shí)間為3s；不同位置的邊模運(yùn)輸需要的時(shí)間依次為4s、6s、12s、14s、6s、4s、10s、14s；完成邊模搬運(yùn)后，機(jī)器人回到待夾持位置需要時(shí)間依次為3s、5s、10s、12s、5s、3s、8s、12s；邊模放置需要的時(shí)間為3s。因此兩組邊模布置完成耗時(shí)128+15+48=191s，滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。

5.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真的設(shè)定條件

由于PC構(gòu)件生產(chǎn)線各個(gè)工位需要配合完成，工作環(huán)境復(fù)雜，這不利于重載工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)搭建及其運(yùn)行仿真設(shè)計(jì)，因此需要在符合實(shí)際生產(chǎn)情況的前提下，對(duì)仿真系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化抽象處理。仿真系統(tǒng)的假設(shè)條件如下：各加工設(shè)備、運(yùn)送設(shè)備、車體零件和物料存儲(chǔ)區(qū)的尺寸在長(zhǎng)度、寬度和高度上與實(shí)際尺寸相同，對(duì)具體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化；所有不可移動(dòng)的加工單元、軌道等工件的位置按照實(shí)際生產(chǎn)線的相對(duì)位置來(lái)設(shè)置，對(duì)邊模、重載工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器等可調(diào)整的實(shí)體，在原有生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；由于PC構(gòu)件生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)主要存在于置模環(huán)節(jié)，因此仿真過程主要針對(duì)邊模布置；不考慮生產(chǎn)線調(diào)度的隨機(jī)因素，如材料損壞，設(shè)備損壞等[13]。

5.3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的建立及運(yùn)行

1）三維模型的導(dǎo)入

以末端執(zhí)行器的導(dǎo)入為例，利用SolidWorks創(chuàng)建三維模型，另存為標(biāo)準(zhǔn)三維格式STEP，通過RobotStudio軟件中“導(dǎo)入幾何體”命令，選中末端執(zhí)行器.STEP文件，將設(shè)定好圖形的位置、角度及縮放導(dǎo)入其中，同時(shí)設(shè)定本地原點(diǎn)，修改坐標(biāo)來(lái)確定目標(biāo)位置。

2）機(jī)械裝置的創(chuàng)建

同樣以末端執(zhí)行器為例來(lái)創(chuàng)建機(jī)械裝置，根據(jù)要求創(chuàng)建機(jī)械裝置的名稱，選擇所需要的機(jī)械裝置的類型，配置其鏈接、接點(diǎn)、框架、校準(zhǔn)等，同時(shí)要編譯機(jī)械裝置，添加設(shè)定姿態(tài)位置，在刪除源文件后即完成機(jī)械裝置的配置。

3）Smart組件的創(chuàng)建

通過RobotStudio軟件中“Smart組件”命令，創(chuàng)建Smart組件1—SmartComponent_1，從中添加所需組件，其中包括LinearMover（沿直線運(yùn)動(dòng)）、LinearMover2（沿直線運(yùn)動(dòng)到一定距離）、PlaneSensor（面?zhèn)鞲衅鳎?、PoseMover（運(yùn)動(dòng)機(jī)械裝置關(guān)節(jié)到已定義姿態(tài)）、Source（創(chuàng)建一個(gè)圖形的拷貝）、Queue（對(duì)象的隊(duì)列，可作為組操縱）等。各個(gè)組件之間和組件與機(jī)器人之間可以配置I/O口，從而能實(shí)現(xiàn)組件與組件，組件與機(jī)器人的信號(hào)通信。

當(dāng)工作站布局和目標(biāo)點(diǎn)設(shè)定完成后，對(duì)重載工業(yè)機(jī)器人路徑進(jìn)行規(guī)劃，將所有數(shù)據(jù)同步到示教器，便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真。打開工作站控制器點(diǎn)擊模擬，工作站便開始運(yùn)行，其PC構(gòu)件生產(chǎn)線的部分路徑程序如圖9所示。

圖9 PC構(gòu)件生產(chǎn)線的路徑編程程序

5.4 仿真結(jié)果分析

通過對(duì)重載工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真，完成其運(yùn)動(dòng)路線的規(guī)劃，能夠?qū)υ猩a(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化布置，更為有效的利用工廠空間，模臺(tái)流轉(zhuǎn)的移動(dòng)路線也更為合理，將間接的提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率[14,15]。通過仿真計(jì)時(shí)器可以發(fā)現(xiàn)，由得到的生產(chǎn)總時(shí)間進(jìn)行對(duì)比可知，基于RobotStudio的PC生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人對(duì)路徑的優(yōu)化取得了明顯的效果，使得生產(chǎn)線工作所用總時(shí)間有了縮短，即優(yōu)化后達(dá)到預(yù)期布?？倳r(shí)間191s的基本要求。

圖10 優(yōu)化前生產(chǎn)總時(shí)間

圖11 優(yōu)化后生產(chǎn)總時(shí)間

6 結(jié)語(yǔ)

本文以裝配式建筑的PC生產(chǎn)線為背景，通過對(duì)重載工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究，優(yōu)化了運(yùn)動(dòng)路徑和生產(chǎn)布置。將PC構(gòu)件生產(chǎn)線改用折線式布局，改進(jìn)了“O”型生產(chǎn)線耗時(shí)長(zhǎng)、占用面積大的缺陷；通過運(yùn)行Robotstudio仿真模型，可以直觀的了解PC生產(chǎn)線的布置和加工情況，為改進(jìn)工廠布置、合理利用面積提供了可視化的模型基礎(chǔ)，極大的方便了管理或技術(shù)人員對(duì)生產(chǎn)線調(diào)度的改進(jìn)和優(yōu)化。通過對(duì)重載工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真，采用桁架一級(jí)粗定位和關(guān)節(jié)型機(jī)器人二級(jí)精定位，保證了定位的精確性，與傳統(tǒng)布模方式相比，縮短了布模時(shí)間，減少了設(shè)備的磨損。本文的研究方法為PC生產(chǎn)線重載工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃提供了一種可行的實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)裝配式建筑生產(chǎn)線的路徑規(guī)劃研究有參考價(jià)值。