本文關(guān)鍵詞：全固定電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SCARA機(jī)器人的研究

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【摘要】：隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也越發(fā)廣泛。針對(duì)某些中、小型企業(yè)需要一種價(jià)格在2萬元以內(nèi)的小型搬運(yùn)機(jī)器人的需求,本文設(shè)計(jì)了一種全固定電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SCARA機(jī)器人,其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)SCARA機(jī)器人不同,它所有的驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在基座內(nèi),采用套軸和同步帶的傳動(dòng)方式傳遞運(yùn)動(dòng),機(jī)械手末端采用氣缸和吸盤完成對(duì)工件的取放,其價(jià)格便宜且工作穩(wěn)定可靠,適用于一般精度的平面運(yùn)動(dòng)的搬運(yùn)作業(yè)。因此全固定電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SCARA機(jī)器人的研究十分具有工程應(yīng)用價(jià)值。本文主要對(duì)全固定電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SCARA機(jī)器人進(jìn)行理論分析和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要內(nèi)容如下:建立SCARA機(jī)器人的簡單模型,采用齊次變換矩陣和代數(shù)法分別對(duì)SCARA機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正、反解進(jìn)行詳細(xì)推導(dǎo),并通過SolidWorks Motion對(duì)SCARA機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,其結(jié)果驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的正確性,為控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)奠定基礎(chǔ)。采用Lagrange法推導(dǎo)SCARA機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程,并通過數(shù)值算例計(jì)算出關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩,并通過SolidWorks Motion對(duì)SCARA機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真,得到關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩。對(duì)比結(jié)果表明,SCARA機(jī)器人動(dòng)力學(xué)理論分析的正確性,另一方面為樣機(jī)的電機(jī)選型、關(guān)節(jié)材料選擇和套軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等提供理論支持。通過ANSYS Workbench對(duì)SCARA機(jī)器人的小臂、大臂、套軸和整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析,結(jié)果表明它們達(dá)到機(jī)械強(qiáng)度和剛度要求。并對(duì)可能產(chǎn)生共振的小臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,其結(jié)果表明小臂的固有頻率遠(yuǎn)大于共振頻率,不會(huì)產(chǎn)生共振,滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)SACRA機(jī)器人機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)基本技術(shù)參數(shù),確定其傳動(dòng)方案,對(duì)步進(jìn)電機(jī)、同步帶、氣缸、吸盤和真空發(fā)生器等主要標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型,并對(duì)大臂套軸和小臂套軸結(jié)構(gòu)與布局進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。最終完成了可用于實(shí)際作業(yè)的SACRA機(jī)器人樣機(jī)。對(duì)SCARA機(jī)器人物理樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,首先搭建樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),然后檢測樣機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo),其結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求,最后對(duì)物理樣機(jī)的搬運(yùn)作業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。本文研究有利于平面小型搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用與普及。
【關(guān)鍵詞】：全固定電機(jī) SCARA機(jī)器人 套軸 樣機(jī)設(shè)計(jì) 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析16-32
• 2.1 引言16
• 2.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)16-20
• 2.2.1 串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)概述16-17
• 2.2.2 連桿參數(shù)與連桿坐標(biāo)系17-19
• 2.2.3 D-H齊次轉(zhuǎn)換矩陣19-20
• 2.3 SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型20-24
• 2.3.1 SCARA機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析20-22
• 2.3.2 SCARA機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析22-24
• 2.4 SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真24-31
• 2.4.1 基于SolidWorks Motion的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真介紹24
• 2.4.2 虛擬樣機(jī)的建模與裝配24-26
• 2.4.3 虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真26-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 SACRA機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析32-45
• 3.1 引言32
• 3.2 SCARA機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型32-36
• 3.3 SCARA機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型算例36-38
• 3.4 SCARA機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)仿真38-44
• 3.4.1 基于SolidWorks Motion的動(dòng)力學(xué)仿真介紹38-39
• 3.4.2 動(dòng)力學(xué)仿真參數(shù)設(shè)置39-43
• 3.4.3 動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果43-44
• 3.5 本章小節(jié)44-45
• 第四章 SCARA機(jī)器人有限元分析45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 ANSYS Workbench軟件介紹45
• 4.3 結(jié)構(gòu)靜力分析45-54
• 4.3.1 小臂靜力分析45-48
• 4.3.2 大臂靜力分析48-50
• 4.3.3 套軸靜力分析50-52
• 4.3.4 虛擬樣機(jī)靜力分析52-54
• 4.4 小臂模態(tài)分析54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 SCARA機(jī)器人樣機(jī)設(shè)計(jì)57-73
• 5.1 引言57
• 5.2 SCARA機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)57-60
• 5.2.1 主要技術(shù)參數(shù)57
• 5.2.2 傳動(dòng)方案的比較與確定57-60
• 5.3 關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算60-66
• 5.3.1 步進(jìn)電機(jī)選型60-62
• 5.3.2 同步帶選型62-64
• 5.3.3 氣動(dòng)元器件選型64-66
• 5.4 大臂套軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66-70
• 5.5 小臂套軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)70-71
• 5.6 SACRA機(jī)器人樣機(jī)71-72
• 5.7 本章小結(jié)72-73
• 第六章 SCARA機(jī)器人樣機(jī)實(shí)驗(yàn)73-79
• 6.1 引言73
• 6.2 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)73-75
• 6.3 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)75-78
• 6.3.1 主要技術(shù)參數(shù)實(shí)驗(yàn)75-76
• 6.3.2 搬運(yùn)作業(yè)實(shí)驗(yàn)76-78
• 6.4 小結(jié)78-79
• 第七章 總結(jié)與展望79-81
• 7.1 總結(jié)79-80
• 7.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果85-86
• 致謝86

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