5R切削機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、隨著科技的不斷進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)已拓展到全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用與人類(lèi)的發(fā)展、科技的進(jìn)步有著密切的關(guān)系。目前，我國(guó)比較有代表性的研究是水下機(jī)器人、科技機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人等，總體上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在一定的差距，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，國(guó)際制造業(yè)中心逐漸向中國(guó)轉(zhuǎn)移，我國(guó)的機(jī)器人市場(chǎng)擴(kuò)展速度會(huì)進(jìn)一步加快，因此，有待于繼續(xù)深入研究開(kāi)發(fā)，讓機(jī)器人這個(gè)行業(yè)在我國(guó)真正的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化。
　　首先，本文分析了國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的研

2、究現(xiàn)狀，創(chuàng)新性地將五個(gè)純轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人技術(shù)與切削加工技術(shù)結(jié)合，并對(duì)該機(jī)器人進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其創(chuàng)新之處在于：
　　(1)功能創(chuàng)新，將5R機(jī)器人技術(shù)與切削加工技術(shù)結(jié)合，改變了以往的機(jī)床加工形式，利用串聯(lián)機(jī)器人切削加工機(jī)械零件，既有機(jī)床的切削性能，也有機(jī)器人的靈活性。
　　(2)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，將電主軸應(yīng)用于五個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的純轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)器人結(jié)構(gòu)中，并且電主軸與銑刀直接安裝，提供銑刀旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，以進(jìn)行機(jī)械零件的加工。其余各關(guān)節(jié)采用空心軸伺服

3、電機(jī)通過(guò)減速器直接驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使得機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)緊湊。
　　其次，建立5R切削機(jī)器人的D-H坐標(biāo)系，并基于此坐標(biāo)系對(duì)該機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正解分析，求出末端銑刀相對(duì)于基坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，之后又對(duì)該機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)反解分析，求出各構(gòu)件的連桿夾角θ值。同時(shí)，利用UGNX6．0建立5R切削機(jī)器人的三維實(shí)體模型，然后按照機(jī)器人的實(shí)際幾何尺寸、物理特性等效簡(jiǎn)化5R切削機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型，并以Parasolid文件格式導(dǎo)入到

4、ADAMS平臺(tái)中，然后在ADAMS／View模塊下添加相應(yīng)的約束條件及驅(qū)動(dòng)函數(shù)，采用交互式仿真模式對(duì)5R切削機(jī)器人進(jìn)行空間軌跡跟蹤仿真。
　　最后，采用ADAMS進(jìn)行仿真，利用ADAMS軟件提供的多自由度點(diǎn)驅(qū)動(dòng)功能，讓機(jī)器人按照預(yù)定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)ADAMS／PostProcessor模塊及其強(qiáng)大的測(cè)試功能，得到該機(jī)器人各旋轉(zhuǎn)軸角度、角速度與時(shí)間的函數(shù)曲線(xiàn)、各構(gòu)件質(zhì)心位移與時(shí)間的函數(shù)曲線(xiàn)、銑刀末端位移與時(shí)間的函數(shù)曲線(xiàn)，并對(duì)

5、這些曲線(xiàn)進(jìn)行研究分析，完成5R切削機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解分析。
　　利用ADAMS后處理模塊中提供的圖表工具欄，將各旋轉(zhuǎn)軸角度與時(shí)間的函數(shù)曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換成樣條函數(shù)，然后利用Akima樣條擬合方法中的AKISPL函數(shù)，將上述樣條函數(shù)對(duì)應(yīng)添加到各驅(qū)動(dòng)軸上，在ADAMS后處理模塊中可得到銑刀術(shù)端的位移與時(shí)間的函數(shù)曲線(xiàn)，完成運(yùn)動(dòng)學(xué)正解分析。對(duì)各曲線(xiàn)進(jìn)行研究分析，比較下、反解中的銑刀術(shù)端位移與時(shí)間的函數(shù)曲線(xiàn)，研究結(jié)果表明與上述理論計(jì)算的結(jié)果完全一致，