噴涂機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其位姿誤差分析.pdf

1、噴涂機(jī)器人具有柔性大、噴涂質(zhì)量和材料使用率高、易操作和維護(hù)、設(shè)備利用率高等特點，已廣泛應(yīng)用在汽車、建材、家電等領(lǐng)域。我國噴涂機(jī)器人研發(fā)存在結(jié)構(gòu)可靠性差和定位精度低等問題，研制出的產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)部件使用壽命低，噴涂作業(yè)不達(dá)標(biāo)，直接影響了噴涂機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展。因此，針對噴涂機(jī)器人存在的這些問題，本文以噴涂機(jī)器人關(guān)鍵部件機(jī)械臂為研究對象，運(yùn)用有限元法、拓?fù)鋬?yōu)化和攝動法，開展關(guān)鍵部件靜力學(xué)分析，大臂輕量化設(shè)計，末端靜態(tài)位姿誤差分析的研究

2、，驗證了關(guān)鍵部件的強(qiáng)度和剛度，實現(xiàn)了大臂的輕量化設(shè)計，得到了角度參數(shù)誤差是影響末端位姿誤差的重要因素的結(jié)論，提高了結(jié)構(gòu)的可靠性和定位精度，對噴涂機(jī)器人性能的提升起到了很好的促進(jìn)作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴噴涂機(jī)器人關(guān)鍵部件的靜力學(xué)分析?；谟邢拊治龇?，對噴涂機(jī)器人的關(guān)鍵部件進(jìn)行靜力學(xué)分析，建立了噴涂機(jī)器人的底座、腰部、大臂等關(guān)鍵部件的三維模型，使用 ADAMS仿真分析，獲得噴涂機(jī)械臂的最大力及扭矩參數(shù)；結(jié)合實際工況與ADA

3、MS分析結(jié)果，建立基于ABAQUS仿真平臺的噴涂機(jī)械臂靜力學(xué)分析模型，對腰部、大臂等機(jī)械臂的關(guān)鍵部件進(jìn)行了剛度及強(qiáng)度分析，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求。⑵機(jī)器人大臂輕量化設(shè)計方法研究?；谧顑?yōu)化理論，采用 OptiStruct求解器，以大臂最小柔軟度為優(yōu)化目標(biāo)，大臂的體積為約束條件，以劃分出的優(yōu)化區(qū)域為設(shè)計變量，建立了機(jī)器人大臂的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并對大臂進(jìn)行輕量化設(shè)計。根據(jù)計算得到拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)圖，對大臂進(jìn)行二次設(shè)計，并利用ABAQUS檢驗其剛

4、度及其強(qiáng)度。結(jié)果表明，在滿足大臂剛度和強(qiáng)度的條件下，優(yōu)化后的機(jī)器人大臂質(zhì)量減輕了6.26KG，優(yōu)化效果顯著。⑶噴涂機(jī)器人的末端靜態(tài)位姿誤差分析。分析了噴涂機(jī)器人末端誤差產(chǎn)生的原因，建立了機(jī)器人運(yùn)動學(xué)D-H模型。依據(jù)空間坐標(biāo)變換原理和所建立的D-H模型創(chuàng)建了攝動法誤差模型，運(yùn)用MATLAB數(shù)學(xué)軟件對位置誤差和姿態(tài)誤差進(jìn)行了仿真分析。得到了各個因素對位置誤差和姿態(tài)誤差的影響曲線，并得出角度參數(shù)誤差是影響末端位姿誤差的主要因素，并且結(jié)構(gòu)角參數(shù)