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　　Foodjx導讀：由于近年來機器人技術的迅猛發展，加之其投資降低、自動化程度高、工作性能穩定、可達性好等優勢，在航空制造過程中正得到越來越多的應用。以B787、A340、A380、F-22、F-35等為代表的新型飛機，在其制造過程中大量采用機器人從事自動化裝配(如噴漆、鉆鉚、焊接等)以及性能的檢測與測試，從而極大提高了飛機生產的效率和質量的可靠性。
　　
　　據國外統計資料表明，采用機器人對飛機部件進行鉆孔加工，單臺機器人每年可完成100萬個緊固件的高質量制孔。采用機器人進行飛機結構件自動化鉆鉚工藝過程可以提高制孔、鉚接質量，從而提高飛機制造裝備的柔性和自動化程度，并保證飛機使用壽命，zui終提高飛機制造的總體水平。
　　
　　采用機器人進行飛機結構件自動化制孔在我國航空制造領域的應用還很不成熟，特別對于機器人自動制孔應用軟件研究及制孔模擬仿真還沒有*掌握。因此，對機器人自動制孔技術，特別是制孔仿真技術的研究至關重要。
　　
　　自動制孔工藝流程設計
　　
　　機器人制孔工藝流程設計主要是基于DELMIA-FASTIP機器人制孔方案，機器人制孔軟件主要由DELMIARoboticsV5(WL2+OLP)、FasTIP、PIK（BA-OLPS）或相當軟件組成；利用DELMIAoboticsV5(WL2機器人模擬+OLP機器人離線編程)軟件的主要用途是建立起整個工作單元空間的位置關系，包括機器人自動加工系統，定位工裝，產品零件，幾何坐標工裝，并且可以定義機器人的任務，進行仿真以及碰撞分析。利用FasTIP軟件制定鉆孔離線編程解決方案。利用PIK(BA-OLPS)離線編程系統用戶化軟件及機器人單元的CAD數模（簡化的CGR模型），進行整體的運動過程仿真分析。
　　
　　基于上述應用軟件的功能，在CatiaV5環境下，對機器人建立數字化模型，利用DELMIA的DPM建立工藝過程仿真環境，利用DELMIAIGRIP模塊對制孔的過程進行規劃、仿真及離線編程。通過零件數模提取點位信息，采用FASTIP軟件自動創建點的加工序列，補充中間點，根據加工要求創建機器人路徑信息和加工程序，對機器人路徑進行優化后，進行機器人運動仿真。添加機器人約束的信號量和其他信號量，進行干涉及碰撞檢查。進行完整加工過程的方案后，生成機器人離線程序并將離線程序轉化為機器人格式的代碼，進行機器人的離線編程仿真及后置處理。機器人仿真流程如圖1所示。
　　
　　自動制孔工藝過程仿真
　　
　　基于達索公司開發的全底層共享的3DPLM解決方案，進行機器人自動制孔過程的模擬。其中CATIA提供產品的設計解決方案，DELMIA提供工藝與資源的解決方案。運用以工藝為中心技術，針對關鍵性工藝實現端到端的解決方案，使用戶能夠利用數字化產品和資源模型，在產品投入生產之前，完成產品的工藝設計和驗證。
　　
　　仿真環境的創建
　　
　　裝配仿真過程中，主要應用DELMIA的DPE（數字裝配工藝設計過程）及DPM（數字工藝驗證與裝配過程仿真）模塊。前者是產品資源規劃應用的平臺，利用在產品設計初步階段產生的數字樣機或EBOM數據進行產品分析及工藝流程定義、制定總工藝設計計劃、工藝路線制定、工時分析、車間設施布局及物流仿真。DPM為工藝細節規劃和驗證應用的環境。二者通過PPRHub數據庫共享數據。在這里選用DELMIADPM模塊建立MRP仿真布局方案，如圖2所示。基于DELMIA將機器人六軸機械臂、末端執行器等進行整合，形成完整的機器人仿真模型，可在DELMIA里直接作為任務機器人進行調用。
　　
　　創建機器人路徑點信息
　　
　　CENITFASTTIP模塊在鉚接和多層制孔等應用場合提供了規劃、編程和驗證新工件程序的增強功能以及強大的上傳模塊實現對現有部件程序的逆向工程。在機器人自動制孔工藝過程中，機器人工具點TCP的路徑規劃關系到制孔位的準確程度，制孔點位的路徑選擇規劃尤為關鍵。利用CENIT軟件的FASTIP模塊，通過計算零件表面特征，自動生成路徑點的矢量方向，提取工件中點位信息，生成加工路徑點。
　　
　　自動生成加工序列
　　
　　基于CENITFASTIP，根據設定的序列規則將選定的路徑點排序，生成加工序列在點序列生成的過程中，根據經驗選取若干個典型的點序列規劃規則，得到多個點序列規劃，通過對比，選擇效率zui高的一組，根據機器人在空位上的具體的加工需求，接近/回撤距離，如圖4所示。
　　
　　機器人路徑點優化
　　
　　根據CENITFASTIP提取的點位，機器人末端執行器TCP點沿著所規劃的路徑運動，點位的矢量方向要與機器人工具點TCP矢量方向吻合。受機器人手臂關節自由度的限制，TCP在兩點之間運動經常會遇到不可到達的問題、或理論上與工件表面發生碰撞干涉現象，或者完成制孔動作后回撤動作。對于這些問題需要調整路徑點的矢量方向或增加過度點控制TCP可達區域如圖5，對于機器人路徑點優化我們前期已經積累一定的經驗，這也是機器人離線調試中的關鍵技術。
　　
　　機器人點位信號設置
　　
　　為了控制機器人運動及防止運動過程中多個設備發生干涉，需設置機器人信號，控制機器人末端執行器TCP運動的起始及終止條件。根據工件工裝布局的復雜情況，在某些點位設置信號如圖6，與機器人之間通信，告之點位可達與非可達。來有效控制機器人手臂的運動范圍從而避免與工件設備碰撞。
　　
　　機器人運動過程仿真
　　
　　通過Delmia的OLP模塊，進行整體的運動過程仿真，觀察機器人在不同工位工作情況如圖7-10所示，由于機器人采用6軸串聯的結構，受到關節臂轉動范圍的影響，在某些空間上相鄰點位的運動過程中，機器人手臂將會進行大幅度的轉動或擺動，甚至會超過機器人關節轉動角度范圍。在機器人運動仿真過程中，可通過SimulationAnalysisTool可以發現這些問題，通過手動修改點序列的順序，將這些相鄰的點，劃分到不同的加工路徑上，避免在連續路徑的點位加工中出現此類現象。
　　
　　生成機器人離線程序
　　
　　模擬程序是指在虛擬控制器上運行程序，如同在真實的控制器上運行一樣。它是zui完整的測試。借助該測試，可以了解機器人如何通過事件和I/O信號與外部設備進行交互。通過定制程序進行機器人離線程序后處理，將標準程序代碼轉換為符合機器人需求的離線程序。
　　
　　通過機器人自動制孔流程設計和仿真分析，可以找到機器人制孔的路徑分析和碰撞檢查的仿真過程中，需要有長期的點位信號設置、和路徑優化經驗積累才能實現*結果，而國內機器人自動制孔技術應用還不成熟，只能在實踐中逐漸嘗試，隨著機器人自動制孔技術的逐漸應用和開展，此項技術也必將被國內航空制造業所掌握，大大提升我們的航空制造技術水平。