新型可控碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)研究.pdf

1、可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)是將可控機(jī)構(gòu)應(yīng)用于碼垛機(jī)器人的一種新型機(jī)構(gòu)。其中，可控機(jī)構(gòu)是由伺服電機(jī)和相同自由度數(shù)的機(jī)構(gòu)組成而成。它的輸出運(yùn)動規(guī)律是由幾個主動件運(yùn)動所決定的，所以它可以通過控制編程實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律，也就是實(shí)現(xiàn)輸出的柔性化。它是機(jī)構(gòu)學(xué)中的前沿領(lǐng)域，是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，具有明顯的交叉性和創(chuàng)新性。傳統(tǒng)串聯(lián)式碼垛機(jī)器人的電機(jī)安在關(guān)節(jié)處，使機(jī)器人手臂笨重、慣量大，所以機(jī)構(gòu)動力學(xué)性能不佳，難以適應(yīng)高速重載搬運(yùn)碼

2、垛作業(yè)要求。
　　 本文針對以上問題，以本課題組提出的一種新型可控碼垛機(jī)器人為研究對象，首次對驅(qū)動電機(jī)都安裝在機(jī)架上的碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)性能展開研究，具體工作內(nèi)容包括：根據(jù)螺旋理論求出機(jī)構(gòu)的自由度，之后根據(jù)閉環(huán)矢量法求出位置正解與位置逆解，并對正逆解進(jìn)行數(shù)值分析，再求出機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣。在碼垛機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用拉格朗日法建立了剛體動力學(xué)模型，為該碼垛機(jī)的電機(jī)選型以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了必要的依據(jù)。為了這類

3、新型機(jī)構(gòu)在工作中避免出現(xiàn)強(qiáng)烈振動，對該類機(jī)構(gòu)和其驅(qū)動電機(jī)組成的系統(tǒng)進(jìn)行彈性動力學(xué)分析。針對可控電機(jī)轉(zhuǎn)子存在偏心，其氣隙產(chǎn)生不均勻磁場的情況，用有限元法創(chuàng)建含電機(jī)電磁參數(shù)和連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的新型可控碼垛機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的機(jī)電耦聯(lián)非線性動力學(xué)模型，利用多尺度法求解任一時刻系統(tǒng)動力學(xué)響應(yīng)的一次近似解，并對機(jī)構(gòu)在自激慣性力的作用下產(chǎn)生的彈性振動共振機(jī)理進(jìn)行分析，得到系統(tǒng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件。最后，應(yīng)用Pro/E軟件繪制了碼垛機(jī)構(gòu)的組件模型，然后將此模型導(dǎo)