板簧搬運機械手控制系統(tǒng)及軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、近年來，隨著國內(nèi)汽車需求量的增加，汽車工業(yè)高速發(fā)展，汽車板簧的應(yīng)用及需求量也日益增多。板簧的生產(chǎn)要經(jīng)過很多道工序，國內(nèi)汽車板簧生產(chǎn)過程當中，用來搬運板簧的多是人力搬運或者是橫梁式的平面搬運機械手。由于汽車板簧一般質(zhì)量都比較大，而且生產(chǎn)環(huán)境也相對比較惡劣，人工搬運不僅增大了工人勞動強度，還無法保障工人的人身安全；而平面機械手在一定程度上又顯得不夠靈活。在“用工荒”的今天，勞動力的需求遠大于供給，在板簧生產(chǎn)過程中利用一種五軸驅(qū)動的關(guān)節(jié)型板簧

2、搬運機械手來完成各工序之間板簧的搬運，不僅可以解放勞動力，增強生產(chǎn)的安全性，還增加了作業(yè)空間中搬運的靈活性，這將為板簧生產(chǎn)帶來很大的突破。
　　本文的主要內(nèi)容包括：
　　一、針對目前板簧生產(chǎn)過程的現(xiàn)狀，采用一種五軸驅(qū)動的關(guān)節(jié)型板簧搬運機械手來完成生產(chǎn)過程中的搬運任務(wù)，并對其系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)形式及機械本體設(shè)計進行分析，在對氣壓、液壓、電力三種驅(qū)動方式進行比較的基礎(chǔ)上，確定了機械手的驅(qū)動方式為電力驅(qū)動，并為機械手配備了末端執(zhí)行器。

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　　二、對位姿及空間坐標變換進行描述，建立板簧搬運機械手的坐標系，確定機械手的D-H參數(shù)，最終建立機械手的運動學模型；對板簧搬運機械手進行運動學分析，并對機械手的運動學正解、逆解分別進行校驗。
　　三、針對搬運機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，分析控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，確定控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，闡述控制系統(tǒng)中的傳感器、伺服電機以及伺服控制中位置控制的結(jié)構(gòu)，并給出了基于STC12C5A60S2系列單片機控制的部分硬件電路設(shè)計。
　

4、　四、闡述了笛卡爾空間和關(guān)節(jié)空間兩種軌跡規(guī)劃方法，及關(guān)節(jié)空間里常用的兩種插值方法。采用分段式五次多項式插值法，利用Matlb軟件中Robotics工具箱對板簧搬運機械手進行關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃仿真，并對仿真結(jié)果進行分析。
　　實驗仿真結(jié)果表明，采用關(guān)節(jié)空間分段式五次多項式插補生成軌跡的方法進行軌跡規(guī)劃，得到的關(guān)節(jié)角位移、角速度、角加速度曲線平滑、連續(xù)，可確保機械手運動軌跡平滑，并且機械手末端不會產(chǎn)生振動，保證了機械手工作的平穩(wěn)性。由