西向飞机装配的装配动作混合仿真方法研究

《西向飞机装配的装配动作混合仿真方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、D

2、G

3、讹眦x吼EAssEMB吖PR。cEss。EsIGNAN。MANAGEMENTTEcHNo。。GY数字化柔性装配工艺设计与管隧术面向飞机装配的装配动作混合仿真方法研究AssemblyMotionHybridSimulationinAircraftAssembly中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司邱世广周勇上海交通大学机械与动力工程学院范秀敏何其昌【摘要】为提高飞机装配工艺仿真效率，在对飞机装配作业分解与基本作业过程分段分析的基础上，对飞机装配作业中常见的装配动作进行归纳和仿真特性分析，总结出不同装配动作类型的快速仿真方法，即充分利用虚拟现实外设驱动虚拟人和

4、算法驱动虚拟人的优点。来仿真不同特性的装配动作快速仿真。关键词：装配动作混合仿真虚拟人虚拟装配飞机装配【ABSTRACT】Inordertoimprovetheefficiencyofaircraftassemblysimulation，first，wesummarizedtom．monassemblymotionsandtheirsimulationpropertiesbasedonassemblytaskdepositionanddetailedanalysisofassemblywork’Sbasicprocesses．Afterthat，afastsimula

5、tionmethodfordifferentassemblymotiontypeisproposed．Thebasicideaoftheproposedmethodismakem11useoftheadvantagesofvirtualhumancontrolmethodincludinghumaninloopmethodandparameterizedmod-elsmethod．Keywords：AssemblymotionHybridsimula-tionVirtualhumanVirtualassemblyAircraftas—semblyDoI：10．1608

6、0／j．issnl671．833x．2015．21．05l尽管装配工艺仿真技术在飞机装配过程中已有相当的研究与应用成果，但工程实际使用过程中存在仿真效率低的问题，工艺人员通常只能根据个人经验，对容易出现问题的部分装配工艺或者装配流程的某个阶段进行仿真分析与评估，装配工艺仿真效率已成为制约虚拟装配仿真技术深度应用的主要瓶颈。导致仿真效率低的主要原因是虚拟人的装配操作姿态与动作需要工艺人员手工调整，动作参数设置过程十分繁琐，不仅工作量大，且要求工艺人员对人体生理结构及动作行为规律具有深刻的理解和掌握。目前飞机装配仿真普遍采用DELMIA，该软件仍旧依赖于直接使用FK、IK

7、方法来编辑虚拟人行为，实际应用效果并不理想Ⅲ。因此，这种直接由底层的控制函数(人体关节和运动链的控制)来实现装配操作过程仿真的方式亟待改变。为提高装配工艺的仿真效率，国内外学者对其进行了大量研究。研究人员通过使用运动跟踪系统Kinect、ShapeWrap、Vicon等捕获动作数据，以实现真人实时驱动虚拟人进行操作仿真，但其交互性能受到硬件性能和虚拟人驱动精度的制约口】。另一类方法是基于运动跟踪系统采集真实动作来建立相应的参数化模型，通过调节参数生成逼真的人体动作以实现拆装操作仿真【3卅；然而在实际拆装操作过程中，虚拟人拆装动作受到操作对象的约束，例如拧紧动作，需要根

8、据拧紧对象的位置和轴线确定，故完全基于运动捕捉的真实动作数据库来建立精确的交互模型非常困难。第三类方法是对底层的控制函数进行封装来建立参数化装配动作模型。Badler等研究了虚拟人参数化建模方法(PAR)，给出了虚拟人动作参数化描述，然而PAR方法描述的动作范围比较宽泛，缺乏对具体装配动作的定义，因此动作参数设置非常复杂，增加了应用的难度。王丰产等人在PAR方法的基础上，对动作模型进行了进一步的组合陋1；KUO等采用语义逻辑来组织虚拟人作业行为以实现装配动作自动生成【6一’7】，但上述研究缺乏对动作仿真过程中相关功能约束的考虑。装配作业过程中，装配动作受到零部件拆装特

9、点、工具使用特点、操作空间、人体生理条件、人因工程法则等多个方面的约束，例如拧紧动作，拧紧对象的螺距、拧紧深度等工程属性，操作过程中拧紧对象、工具的空间位姿变化、作业空间、操作者视野等都对拧紧动作产生直接影响。为提高装配工艺仿真效率，提出面向飞机装配的装配动作混合仿真方法，首先面向飞机装配仿真对装配作业过程进行分解；随后对装配动作进行归纳和仿真特性分析，总结出不同装配动作类型的快速仿真方法，即充分利用虚拟现实(VR)外设驱动虚拟人和算法驱动虚拟人的优点，来仿真不同特性的装配动作；建立典型的装配动作模型；最后以油泵装配为例对所提方法进行应用验证。1虚拟