7.6.1 人機(jī)工程仿真(例7-6)

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在實(shí)際生產(chǎn)中，有些特別精細(xì)的工作機(jī)器人尚不能完美的完成，或者有些工作機(jī)器人雖然能夠完成但是成本較高，這就需要人和機(jī)器人的協(xié)作。

采用PS軟件的人機(jī)工程功能能夠?qū)崿F(xiàn)這類(lèi)仿真。通過(guò)人機(jī)工程仿真，能夠幫助解決人機(jī)交互過(guò)程中的可視性及可達(dá)性問(wèn)題、工人操作過(guò)程中的身體舒適度問(wèn)題、工位布局的合理性及優(yōu)化問(wèn)題等。7.6.1人機(jī)工程仿真下面結(jié)合具體案例來(lái)說(shuō)明PS軟件人機(jī)工程仿真的方法和流程?！纠?-6】采用PS軟件的人機(jī)工程仿真的任務(wù)仿真構(gòu)建器（TSB）進(jìn)行人體行走、人和機(jī)器人的拾放和搬運(yùn)仿真。操作步驟如下。7.6.1人機(jī)工程仿真（1）打開(kāi)PS軟件，設(shè)置系統(tǒng)根目錄，新建標(biāo)準(zhǔn)模式研究。單擊菜單欄“建?！薄敖M件”→“插入組件”，彈出“插入組件”對(duì)話(huà)框，在系統(tǒng)根目錄下，按住Ctrl鍵，單擊選中裝夾工作臺(tái)（Carrier.cojt）、傳輸線(xiàn)（Conveyor.cojt）、握爪工具（Gripper.cojt）、IRB1600機(jī)器人（Irb1600.cojt）、人體模型HUMAN_MODELS（Jack.cojt）、飛機(jī)起落架（Landinggear.cojt）、電動(dòng)工具（Powertool.cojt）、工具桌（Table.cojt）、飛機(jī)輪胎（Tire.cojt），單擊“打開(kāi)”，完成上述組件的插入，通過(guò)重定位或“放置操控器”將各組件移動(dòng)到合適位置，如圖7-49所示，構(gòu)建人機(jī)協(xié)作裝配工作站。圖7-49人機(jī)協(xié)作裝配生產(chǎn)線(xiàn)7.6.1人機(jī)工程仿真（2）在對(duì)象樹(shù)中單擊選中握爪工具“Gripper”，單擊菜單欄“建?！薄胺秶薄霸O(shè)置建模范圍”。單擊“建?！薄安季帧薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“在2點(diǎn)之間創(chuàng)建坐標(biāo)系”，創(chuàng)建握爪的基準(zhǔn)坐標(biāo)系“tbase”和工具坐標(biāo)系“ttcp”。在對(duì)象樹(shù)中單擊選中“Gripper”，單擊“建?！薄斑\(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”，彈出“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框，如圖7-50所示。圖7-50握爪工具運(yùn)動(dòng)學(xué)定義7.6.1人機(jī)工程仿真（2）創(chuàng)建3個(gè)連桿“Base”（底座）、“l(fā)ink1”（上夾爪）、“l(fā)ink2”（下夾爪）。創(chuàng)建2個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)“j1”（移動(dòng)方向豎直向下）、“j2”（移動(dòng)方向豎直向上），創(chuàng)建兩個(gè)關(guān)節(jié)之間依賴(lài)關(guān)系。創(chuàng)建2個(gè)新姿態(tài)“CLOSE”（關(guān)節(jié)值120）和“OPEN”（關(guān)節(jié)值0）。在對(duì)象樹(shù)中單擊選中“Gripper”，單擊“建?！薄斑\(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“工具定義”，彈出“工具定義”對(duì)話(huà)框，設(shè)置如圖7-51所示，單擊“確定”，完成握爪工具定義。圖7-51“工具定義”對(duì)話(huà)框7.6.1人機(jī)工程仿真（3）在對(duì)象樹(shù)中右擊機(jī)器人“Irb1600”，在彈出的菜單中單擊“安裝工具”對(duì)話(huà)框，“工具”選擇握爪工具“gripper”，單擊“應(yīng)用”，單擊“關(guān)閉”，完成握爪工具的安裝。單擊菜單欄“建?！薄胺秶薄霸O(shè)置建模范圍”。在對(duì)象樹(shù)中單擊選中機(jī)器人“Irb1600”，按“Alt+G”，彈出“機(jī)器人調(diào)整”對(duì)話(huà)框，拖動(dòng)鼠標(biāo)檢查機(jī)器人定義及工具安裝是否正確。7.6.1人機(jī)工程仿真（4）單擊“建?！薄安季帧薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“通過(guò)6個(gè)值創(chuàng)建坐標(biāo)系”，如圖7-52（a）所示，創(chuàng)建坐標(biāo)系“fr1”。在對(duì)象樹(shù)中單擊選中“fr1”，按“Alt+P”，在彈出的“放置操控器”中，單擊平移“Z”軸，輸入-100，按回車(chē)，單擊“關(guān)閉”，創(chuàng)建“拾取”位置點(diǎn)。重復(fù)創(chuàng)建坐標(biāo)系操作，如圖7-52（b）所示，創(chuàng)建坐標(biāo)系“fr2”。在對(duì)象樹(shù)中單擊選中“fr2”，按“Alt+P”，在彈出的“放置操控器”中，單擊平移“Y”軸，輸入100，按回車(chē)，單擊“關(guān)閉”，創(chuàng)建“放置”位置點(diǎn)。（a）創(chuàng)建坐標(biāo)系fr1

（b）創(chuàng)建坐標(biāo)系fr2圖7-52創(chuàng)建坐標(biāo)系7.6.1人機(jī)工程仿真（5）單擊“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建復(fù)合操作”，新建復(fù)合操作“CompOp”。在操作樹(shù)中單擊選中“CompOp”，單擊“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建拾放操作”，設(shè)置如圖7-53所示，單擊“確定”。圖7-53新建拾放操作7.6.1人機(jī)工程仿真（5）在操作樹(shù)中，單擊選中“拾取”，單擊“操作”→“添加位置”→“在前面添加位置”，彈出“機(jī)器人調(diào)整：Irb1600”對(duì)話(huà)框，單擊平移“Z”軸，輸入100，按回車(chē)，單擊“關(guān)閉”，添加過(guò)渡位置“via”。重復(fù)操作，在“拾取”后添加過(guò)渡位置“via1”（Z方向平移+100）。在“放置”前添加過(guò)渡位置“via2”（Y方向平移-100）。在“放置”后添加過(guò)渡位置“via3”（Y方向平移-100）。右擊機(jī)器人，在彈出的菜單中單擊“初始位置”。在操作樹(shù)中單擊選中“via3”，單擊“操作”→“添加位置”→“添加當(dāng)前位置”，按F2，重命名為“home”，單擊“關(guān)閉”。7.6.1人機(jī)工程仿真（6）將拾放操作“irb16001_PNP_Op”加入“路徑編輯器”，在“路徑編輯器”中“via3”后的離線(xiàn)編程區(qū)雙擊，打開(kāi)“default_via3”對(duì)話(huà)框，如圖7-54所示。單擊“添加”→“StandardCommands”→“PartHanding”→“Attach”，彈出“附加”對(duì)話(huà)框，附加對(duì)象選擇搬運(yùn)的飛機(jī)輪胎“Tire1”，“到對(duì)象”選擇如圖7-55所示，單擊“確定”。將拾取操作添加到序列編輯器，單擊“正向播放仿真”，觀察仿真效果。圖7-54“default_via3”對(duì)話(huà)框圖7-55“附加”對(duì)話(huà)框7.6.1人機(jī)工程仿真（7）單擊“建模”→“布局”→“創(chuàng)建坐標(biāo)系”→“在2點(diǎn)之間創(chuàng)建坐標(biāo)系”，如圖7-56所示，創(chuàng)建起點(diǎn)坐標(biāo)系“fr3”。在對(duì)象樹(shù)中單擊選中“fr3”，按“Ctrl+C”、按“Ctrl+V”，新建坐標(biāo)系“fr3_1”,按F2,重命名為“fr4”。在對(duì)象樹(shù)中單擊選中“fr4”，按“Alt+P”，在彈出的“放置操控器”中，單擊平移“X”軸，輸入“-4500”，按回車(chē)，單擊“關(guān)閉”。圖7-56創(chuàng)建起點(diǎn)坐標(biāo)系fr37.6.1人機(jī)工程仿真（8）在操作樹(shù)中單擊選中“CompOp”，單擊“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建對(duì)象流操作”，設(shè)置如圖7-57所示，“對(duì)象”為“carrier”，“起點(diǎn)”設(shè)為“fr3”，“終點(diǎn)”設(shè)為“fr4”,“抓住坐標(biāo)系”設(shè)為“fr3”，“持續(xù)時(shí)間”為“3”秒，單擊“確定”。圖7-57新建對(duì)象流操作7.6.1人機(jī)工程仿真（9）單擊“主頁(yè)”→“工具”→“附件”→“附加”，彈出“附加”對(duì)話(huà)框，如圖7-58所示，“附加對(duì)象”選擇起落架“l(fā)andinggear”，“到對(duì)象”選擇夾具工作臺(tái)“carrier”，單擊“確定”。將對(duì)象流操作“Op”添加到序列編輯器，將其鏈接到拾放操作之后，單擊“正向播放仿真”，觀察仿真運(yùn)行的效果。圖7-58“附加”對(duì)話(huà)框7.6.1人機(jī)工程仿真（10）在對(duì)象樹(shù)中單擊選中人體“Jack”，單擊菜單欄“人體”→“仿真”→“任務(wù)仿真構(gòu)建器”（TSB），彈出“任務(wù)仿真構(gòu)建器”對(duì)話(huà)框，如圖7-59所示。單擊“新建仿真”，彈出“新建仿真”對(duì)話(huà)框，如圖7-60所示?！胺秶痹O(shè)為“CompOp”，單擊“確定”。圖7-59任務(wù)仿真構(gòu)建器圖7-60“新建仿真”對(duì)話(huà)框7.6.1人機(jī)工程仿真（11）在“任務(wù)仿真構(gòu)建器”對(duì)話(huà)框中，單擊“拿取”按鈕，彈出如圖7-61所示的對(duì)話(huà)框，“人體模型”選擇“Jack”，單擊“右手抓取”。在圖形窗口中單擊電動(dòng)工具手柄，如圖7-62所示。單擊“下一步”，“Jack”走到工件桌前，如圖7-63所示。圖7-61添加新任務(wù)：拿取

圖7-62電動(dòng)工具抓握點(diǎn)

圖7-63“Jack”走到工具桌前7.6.1人機(jī)工程仿真（12）人體與工件桌干涉，需要調(diào)整。如圖7-64所示，在“任務(wù)仿真構(gòu)建器”對(duì)話(huà)框中，單擊“更改目標(biāo)”，彈出“人體部位操作器”對(duì)話(huà)框，如圖7-65所示。通過(guò)調(diào)整平移“X”“Y”“Z”軸，旋轉(zhuǎn)“Rx”“Ry”“Rz”軸等，將人體調(diào)整到合適的位置和姿態(tài)，單擊“關(guān)閉”，返回“任務(wù)仿真構(gòu)建器”對(duì)話(huà)框。單擊“更改目標(biāo)”右側(cè)的“批準(zhǔn)”按鈕，單擊“下一步”，單擊“完成”。圖7-64將人體移至目標(biāo)圖7-65“人體部位操控器”對(duì)話(huà)框7.6.1人機(jī)工程仿真（13）在“任務(wù)仿真構(gòu)建器”對(duì)話(huà)框中，單擊“走動(dòng)”，如圖7-66所示?！叭梭w模型”選擇“Jack”，單擊“具體位置”右側(cè)的“放置人體”按鈕，彈出“人體部位操控器”對(duì)話(huà)框，通過(guò)平移“X”和旋轉(zhuǎn)“Ry”，調(diào)整人體的位置和姿態(tài)如圖7-