本文選題：搬運機器人 + 結(jié)構(gòu)設計��； 參考：《西安建筑科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：機器人在現(xiàn)代工業(yè)化進程中占據(jù)十分重要的地位,其無論是從生產(chǎn)加工效率、穩(wěn)定性方面,還是從經(jīng)濟角度考慮,都是手工所無法企及的。因此,在如今經(jīng)濟迅猛發(fā)展的關鍵時期,機器人已成了企業(yè)的首選,這將使企業(yè)在業(yè)內(nèi)競爭中占據(jù)極大優(yōu)勢。然而,機器人在國內(nèi)應用并沒有我們想象中普遍,本文將以物流業(yè)為例,主要針對物流箱(或者鋼錠等具有固定形狀的塊狀零部件)搬運問題,設計一種新型自動化物料搬運機器人,其能夠使物流箱等的搬運實現(xiàn)自動化,節(jié)省大量的人力物力。首先,根據(jù)實際應用環(huán)境及廠家的要求確定其任務空間,運動形式,自由度等,得到機器人的基本結(jié)構(gòu)簡圖;通過解析幾何法對其進行了運動學和動力學分析,得到機器人的運動學方程及動態(tài)靜力學方程,這為后續(xù)設計奠定了理論基礎;有了基本的結(jié)構(gòu)尺寸,接下來將完成搬運機器人本體機械設計,運用Solid Works軟件繪制整機的三維模型,特別設計了其抓取器部分,并在西秦機械廠進行了實物加工,經(jīng)過驗證可以實現(xiàn)預定的動作,這些均為后續(xù)的分析研究奠定了堅實基礎。其次,針對搬運機器人的關鍵零部件,運用ANSYS Work Bench軟件進行了有限元分析,得到關鍵零部件的應力、應變云圖,可以校核零部件強度,驗證該零部件的實用性能;對機器人前臂進行了模態(tài)分析,得到其振動模態(tài)圖,能夠讓我們直觀的分析其振動特性;特別對機器人抓取器的支撐梁做了有限元分析并進行了優(yōu)化改進,再運用Work Bench對其做了疲勞壽命分析,更加細致的了解到支撐梁的機械性能。最后,根據(jù)搬運機器人的實際應用要求,設計一條機器人末端點運動軌跡,并結(jié)合末端點運動學方程,運用MATLAB編程來反求出軌跡上各關鍵點對應的驅(qū)動關節(jié)角,并將數(shù)據(jù)與時間對應,得到關節(jié)角的樣條曲線;簡化機器人三維模型,并導入ADAMS軟件中;再運用CUBSPL函數(shù)(三次樣條曲線擬合法)來控制機器人運動,最終得到一系列仿真曲線圖,而分析結(jié)果同時也驗證了前面理論推導的正確性,為機器人的進一步完善奠定了基礎。
[Abstract]:Robot occupies a very important position in the process of modern industrialization. It is beyond the reach of handcraft in terms of production and processing efficiency, stability and economy. Therefore, in the critical period of rapid economic development, robots have become the first choice of enterprises, which will make enterprises in the industry to occupy a great advantage in competition. However, the application of robots in China is not as common as we think. In this paper, we will take the logistics industry as an example, focusing on the handling of logistics boxes (or bulk parts with fixed shape, such as ingots). A new type of automatic material handling robot is designed, which can automate the handling of logistics boxes and save a lot of manpower and material resources. Firstly, according to the practical application environment and the requirements of the manufacturer, the task space, motion form, degree of freedom and so on are determined, and the basic structure diagram of the robot is obtained, and the kinematics and dynamics of the robot are analyzed by the analytic geometry method. The kinematics equation and the dynamic static equation of the robot are obtained, which lays a theoretical foundation for the subsequent design. Using Solid Works software to draw the 3D model of the whole machine, the grabber part is specially designed, and the physical processing is carried out in the Xiqin Machinery Factory. It is proved that the predetermined action can be realized. All of these have laid a solid foundation for the subsequent analysis and research. Secondly, the finite element analysis of the key parts of the moving robot is carried out by using ANSYS Work Bench software, and the stress and strain cloud diagrams of the key parts are obtained. The strength of the parts can be checked and the practical performance of the parts can be verified. The modal analysis of the robot forearm is carried out, and the vibration modal diagram is obtained, which enables us to analyze its vibration characteristics intuitively, especially, the finite element analysis of the supporting beam of the robot grab device is made and the optimization improvement is carried out. The fatigue life of the beam is analyzed by Work Bench, and the mechanical properties of the supporting beam are understood in detail. Finally, according to the practical application requirements of the moving robot, a robot terminal point motion trajectory is designed. Combined with the terminal point kinematics equation, the corresponding driving joint angle of each key point on the trajectory is obtained by using MATLAB programming. The spline curve of joint angle is obtained by corresponding the data with time, the three-dimensional model of robot is simplified and imported into ADAMS software, and the motion of robot is controlled by CUBSPL function (cubic spline curve fitting method). Finally, a series of simulation curves are obtained, and the analysis results also verify the correctness of the previous theoretical derivation, which lays the foundation for the further improvement of the robot.
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP242

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本文編號：1788275