【摘要】：面向傳統(tǒng)食品包裝行業(yè)設(shè)備升級與改造的行業(yè)需求,采用并聯(lián)機器人、機器視覺、運動控制、伺服驅(qū)動等先進技術(shù),研發(fā)面向食品高速分揀與包裝的高速輕型并聯(lián)機器人,以提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度、保證食品衛(wèi)生安全,已成為機器人行業(yè)的一種發(fā)展趨勢。論文結(jié)合課題組承擔的國家重點研發(fā)計劃課題,分析食品分揀包裝的實際需求,開展高速輕型并聯(lián)機器人的機構(gòu)分析、軌跡規(guī)劃與實驗研究:1.借鑒Adept的Quattro系列并聯(lián)機器人構(gòu)型,提出本論文高速輕型并聯(lián)機器人的設(shè)計方案,機器人由動平臺、靜平臺、主動臂、從動臂以及末端執(zhí)行器等組成,機器人驅(qū)動采用高性能的伺服電機和諧波減速器,主、從動臂采用輕型的碳纖維,實現(xiàn)機器人末端的高速、高精度的四自由度運動。2.建立了并聯(lián)機構(gòu)的數(shù)學模型,推導(dǎo)了機器人的正解與反解表達式。詳細分析了影響機器人工作空間的主要因素,采用極限坐標搜索法,完成機器人工作空間的優(yōu)化,確定了機器人的結(jié)構(gòu)尺寸,建立了機器人的三維模型,并完成機器人的CAD出圖。3.在并聯(lián)機器人軌跡規(guī)劃方面,詳細介紹了高速并聯(lián)機器人的運動幾何路徑,得出高速輕型并聯(lián)機器人是門型路徑�；陂T型路徑基礎(chǔ)上,采用了五次B樣條曲線方法對高速并聯(lián)機器人的軌跡進行規(guī)劃,得出最能代表B樣條曲線的性能參數(shù)。并且分別對拉梅曲線、分段多項式曲線進行驗算仿真,優(yōu)化了并聯(lián)機器人運動軌跡。4.基于VC編程環(huán)境,編制高速輕型并聯(lián)機器人運動控制軟件,在高速輕型并聯(lián)機器人實驗樣機上進行實驗研究,在實驗樣機上分別進行拉梅曲線、分段多項式曲線和五次B樣條曲線的殘余振動、速度與時間關(guān)系及加加速度與時間的關(guān)系。得出采用五次B樣條曲線方法規(guī)劃的高速并聯(lián)機器人的軌跡光滑且最優(yōu)。
【圖文】：

這樣既彌補了串聯(lián)機器人在方面應(yīng)用的不足，而且并聯(lián)機器人更加適用于高速，高精度的場合。逡逑１．２．２并聯(lián)機構(gòu)逡逑早在１６４５年，Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ邋Ｗｒｅｎｍ提到了并聯(lián)機構(gòu)的理論問題。在此基礎(chǔ)上，學相繼開始研究并聯(lián)機構(gòu)，Ｃａｕｃｈｙ在１８１３年，Ｌｅｂｅｓｇｕｅ在１８６７年，Ｂｒｉｃａｒｄ在１８９７分別研宄了相關(guān)的理論問題。１９４７年，Ｇｏｕｇｈ提出了具有閉環(huán)運動構(gòu)型并聯(lián)機構(gòu)的原理。１９５５年，Ｇｏｕｇｈ制造一臺基于Ｇｏｕｇｈ并聯(lián)機構(gòu)的測試輪胎抗磨損的原型機１．１）。１９６５年，Ｓｔｅｗａｒｔ１９】發(fā)表了的關(guān)于Ｓｔｅｗａｒｔ并聯(lián)機構(gòu)的論文，該Ｓｔｅｗａｒｔ機構(gòu)（１．２所示）主要由靜平臺、動平臺以及６條運動鏈相連接，運動桿件是可以上下伸桿件與靜平臺和動平臺的連接是通過球鉸和虎克鉸的方式；并且在每條運動鏈的協(xié)作下，則末端執(zhí)行器在工作空間內(nèi)可以進行六自由度空間運動。逡逑

桿件與靜平臺和動平臺的連接是通過球鉸和虎克鉸的方式；并且在每條運動鏈的協(xié)調(diào)操逡逑作下，則末端執(zhí)行器在工作空間內(nèi)可以進行六自由度空間運動。逡逑囼屋７逡逑圖丨．１邋Ｇｏｕｇｈ平臺輪胎檢測機構(gòu)邋圖１．２邋Ｓｔｅｗａｒｔ并聯(lián)平臺結(jié)構(gòu)原理圖逡逑１９７８年，ＨｕｎｔＩＭ第一次提出了把六自由度并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用于機器人操作器上面，因逡逑此對于并聯(lián)機器人的機構(gòu)研宄拉開了序幕。不過，在以后需將近１０年的時間并聯(lián)機器逡逑人的研究還是停留不前。１９７９年，ＭｃＣａｌｌｉ0ｎｌ１１ｌ研發(fā)了世界上第一臺真正含義的并聯(lián)機逡逑器人，是充分利用與并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用在裝配機器人技術(shù)場合。１９８０年，Ｈｃｈｔｅｒ和逡逑ＭｃＤｏｗｅｌｌ設(shè)計了一種基于Ｓｔｅｗａｒｔ平臺的并聯(lián)機器人，并且關(guān)于并聯(lián)機器人的理論研宄逡逑進行了深入探討，比如運動學反解的問題等。一直到２０世紀９０年代初期，并聯(lián)機構(gòu)機逡逑器人引起廣大的學者關(guān)注，，已經(jīng)成為機器人領(lǐng)域的研宄熱潮。國外很多國家的科研機構(gòu)逡逑和機器人企業(yè)^u始深度對并聯(lián)機器人的開展研究［１２】。逡逑－３邋－逡逑
【學位授予單位】：哈爾濱商業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：2666462