2P3R型機(jī)床上下料機(jī)器人研究與開發(fā).pdf

1、工業(yè)機(jī)器人是一種集機(jī)械、電子、信息等技術(shù)于一體的自動化設(shè)備，在加工制造業(yè)有著舉足輕重的地位。基于我院實驗室實際需要，本文以自主創(chuàng)新設(shè)計的2P3R型機(jī)床上下料機(jī)器人為研究對象，對該機(jī)器人進(jìn)行運動學(xué)、動力學(xué)分析，旨在盡可能優(yōu)化并驗證機(jī)械結(jié)構(gòu)，為物理樣機(jī)制造及控制提供理論參考；對該機(jī)器人進(jìn)行試教控制系統(tǒng)的開發(fā)，旨在控制該機(jī)器人完成上下料工作。
　　首先，本文介紹了機(jī)器人和機(jī)器人動力學(xué)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀，論述了本文研究所涉及的機(jī)器人數(shù)學(xué)、運

2、動學(xué)、動力學(xué)等的理論。采用D-H（Denavit-Hartenberg）法對自主創(chuàng)新設(shè)計的2P3R型機(jī)床上下料機(jī)器人進(jìn)行運動學(xué)研究。詳細(xì)的給出了該機(jī)器人正運動學(xué)方程推導(dǎo)過程，通過計算驗證了正運動學(xué)方程的正確性；同時進(jìn)行了逆運動學(xué)方程的求解，提出解決該機(jī)器人逆解的多解問題的方法；應(yīng)用UG軟件建立了該機(jī)器人的三維裝配模型并導(dǎo)入到ADAMS軟件中，對機(jī)器人上下料作業(yè)進(jìn)行了運動學(xué)仿真分析，得到了機(jī)器人末端夾手的上下料軌跡、位移及速度曲線；建立了

3、基座與桿件、末端執(zhí)行器碰撞的數(shù)學(xué)模型，采用蒙特卡洛法并結(jié)合碰撞檢測算法對機(jī)器人進(jìn)行工作空間分析，得到基座與桿件、末端無碰撞“點云圖”，同時提出圖解法與數(shù)值仿真方法相結(jié)合的方法繪制并驗證了剖截面工作空間邊界。以上提出的方法為其它機(jī)構(gòu)的機(jī)器人研究提供參考和借鑒。以上研究結(jié)果表明：該機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計合理，可以覆蓋整個上下料區(qū)域，靈活性好。
　　其次，本文采用拉格朗日法對該機(jī)器人進(jìn)行動力學(xué)建模，同時采用ADAMS軟件對該機(jī)器人進(jìn)行了動力學(xué)仿

4、真分析。在這個過程中，首先，采用拉格朗日法給出了動力學(xué)模型的詳細(xì)推導(dǎo)過程；然后，借助UG、ADAMS軟件對其進(jìn)行動力學(xué)仿真分析，通過ADAMS后處理模塊輸出各個驅(qū)動器的加速度、力、力矩曲線及標(biāo)出曲線的峰值，探究在上下料過程中各個驅(qū)動器輸出力/力矩情況。研究結(jié)果為為進(jìn)一步優(yōu)化該機(jī)器人機(jī)構(gòu)及控制提供依據(jù)。
　　最后，對該機(jī)器人進(jìn)行了示教控制系統(tǒng)開發(fā)和實驗。在這個過程中，首先，搭建了機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件平臺并做好連接調(diào)試；其次，編寫示教