大載荷搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著中國(guó)工業(yè)化程度的進(jìn)一步提升，對(duì)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的需求也變得越強(qiáng)烈。本文以廣泛應(yīng)用于制造類企業(yè)的六自由度大載荷搬運(yùn)機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)其本體結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了研究。全文包括以下幾部分內(nèi)容:
　　1.設(shè)計(jì)選擇了機(jī)器人臂部的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用一種簡(jiǎn)單而有效地工程上廣泛應(yīng)用的方法，初選搬運(yùn)機(jī)器人臂部的結(jié)構(gòu)參數(shù)，且大臂采用側(cè)置型安裝，以便于擴(kuò)大搬運(yùn)機(jī)器人的整個(gè)作業(yè)空間。設(shè)計(jì)選擇了搬運(yùn)機(jī)器人手腕的結(jié)構(gòu)形式，即采用RBR正交球型手腕，并采用五六軸傳

2、動(dòng)齒輪疊加的方式，來其結(jié)構(gòu)緊湊，提高了手腕的靈活度，減輕了手腕的重量。進(jìn)一步分析了小臂和手腕的驅(qū)動(dòng)布置方式和傳動(dòng)原理。綜合國(guó)內(nèi)外同類型的機(jī)器人確定機(jī)器人的性能參數(shù)。
　　2.運(yùn)用D-H方法，建立了該機(jī)器人的連桿坐標(biāo)系，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解。求解了機(jī)器人的雅可比矩陣。利用Robotics Toolbox和Matlab編程實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)可視化仿真，直觀地反映了機(jī)器人各關(guān)節(jié)變量與末端位姿矩陣之間的關(guān)系。利用Mat

3、lab編程和蒙特卡羅方法，分析了搬運(yùn)機(jī)器人的工作空間，通過仿真可方便的判斷機(jī)器人工作空間中是否存在空洞或空腔，為得到正確的機(jī)器人工作范圍提供參考。
　　3.基于圖論理論，建立正交RBR球形手腕機(jī)械結(jié)構(gòu)的正則拓?fù)鋱D，并將構(gòu)成手腕的連桿分成支撐連桿和被支撐連桿。應(yīng)用拉格朗日方程生成高效系統(tǒng)的手腕動(dòng)力學(xué)方程。依據(jù)搬運(yùn)機(jī)器人最大靜力分析，對(duì)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和RV減速器進(jìn)行了初步選擇。設(shè)計(jì)機(jī)器人本體的平衡方式，即小臂和手腕采用重力自平衡方式

4、，而大臂采用彈簧缸牽引平衡的方法。
　　4.針對(duì)機(jī)器人操作機(jī)的機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)器人關(guān)鍵承載部件大臂進(jìn)行了分析和簡(jiǎn)化，建立了有限元分析模型，得到其應(yīng)力，位移，應(yīng)變分布圖，對(duì)機(jī)器人局部剛度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。利用COSMOSMotion進(jìn)行了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，得到了6個(gè)關(guān)節(jié)順序動(dòng)作的動(dòng)作過程視頻和6關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動(dòng)作時(shí)的各個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角曲線、關(guān)節(jié)速度曲線和末端軌跡曲線，并仿真得到大臂承受最大力矩時(shí)力和力矩變化曲線。最后設(shè)計(jì)了機(jī)器人控制系統(tǒng)