【摘要】：工業(yè)機械臂因具有代替人工完成危險工作、提高企業(yè)生產(chǎn)效率、緩解勞動力緊張的壓力等的優(yōu)點,而被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。同時,國內(nèi)外制造業(yè)政策的相繼提出,促使機械臂逐漸向智能自動化裝備的方向發(fā)展。為了提高機械臂的自動化程度,本文以工業(yè)石材雕刻機械臂為研究對象,展開調(diào)研工作。石雕制品種類繁多且應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,然而其制作的要求和難度也逐漸加大,這促使石材雕刻技術(shù)從傳統(tǒng)的手工作業(yè)向近現(xiàn)代的半機械化、機械化作業(yè)形式轉(zhuǎn)變,以滿足該行業(yè)發(fā)展的技術(shù)要求。為完成整體的研究工作,分別從以下幾點打下理論和模型基礎(chǔ)。首先,對KUKA KR240 R2900六自由度機械臂和雕刻工件組成的本體結(jié)構(gòu)分析,建立機械臂各個關(guān)節(jié)坐標系圖,創(chuàng)建D-H參數(shù)表,根據(jù)機械臂的D-H參數(shù)表建立機械臂的運動學數(shù)學模型,并在Simulink中搭建模塊圖進行驗證。然后,為了分析機械臂關(guān)節(jié)力和力矩與雕刻工件之間的關(guān)系,采用拉格朗日法(Lagrange)建立動力學方程,該方法基于能量求解,不涉及關(guān)節(jié)運動與系統(tǒng)受力之間的約束,優(yōu)于其它分析方法。其次,針對機械臂研究過程中,實驗石材的無限浪費、機械臂的磨損、以及復雜的公式計算,故建立機械臂的物理仿真模型。本文主要搭建機械臂的SimMechanics物理模型,作為Simulink的子模塊,SimMechanics繼承了建模方便、仿真結(jié)果直觀的特點;同時結(jié)合SolidWorks建立雕刻工件的3D模型,并在ADAMS軟件中建立機械臂的虛擬樣機,仿真分析機械臂的運動特性;為實現(xiàn)MATLAB與ADAMS兩個軟件之間數(shù)據(jù)傳輸,建立機械臂的聯(lián)合仿真系統(tǒng),簡單方便地觀察機械臂的運動效果。最后,在研究工作的基礎(chǔ)之上,為解決實際加工中,機械臂在拐點和啟停點等處出現(xiàn)加減速沖擊和運動振動現(xiàn)象,提出對稱組合正弦函數(shù)加減速控制的自適應(yīng)NURBS曲線插補算法(S-A-NURBS),該方法將加減速控制和插補算法結(jié)合,有效降低了以上問題,提高了機械臂的加工精度,保證了平穩(wěn)加工,降低了損耗。為驗證文中方法的正確性,使用SimMechanics物理模型和ADAMS動態(tài)仿真模型進行驗證,以及在實驗室現(xiàn)有EPSON設(shè)備上驗證算法的實用性。
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP241

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 嵇建成;郭帥;薛卉;王志勇;;模塊化機械臂軌跡規(guī)劃算法仿真研究[J];機械制造;2015年10期

2 閆繼宏;郭鑫;劉玉斌;趙杰;;一種模塊化機械臂的設(shè)計與運動學分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2015年01期

3 苗建偉;楊鐵寶;曾林森;;一種六自由度機械手的智能軌跡規(guī)劃[J];組合機床與自動化加工技術(shù);2014年09期

4 項有元;陳萬米;鄒國柱;;基于D-H算法的自主機器人機械臂建模方法研究[J];工業(yè)控制計算機;2014年07期

5 林仕高;劉曉麟;歐元賢;;基于5次多項式的機械手姿態(tài)平滑規(guī)劃算法[J];制造業(yè)自動化;2013年21期

6 劉亞軍;黃田;;6R操作臂逆運動學分析與軌跡規(guī)劃[J];機械工程學報;2012年03期

7 潘博;孫京;于登云;;柔性關(guān)節(jié)空間機械臂建模、控制與仿真[J];系統(tǒng)仿真學報;2010年08期

8 孫亮;馬江;阮曉鋼;;六自由度機械臂軌跡規(guī)劃與仿真研究[J];控制工程;2010年03期

9 賈慶祥;徐知行;劉新山;;基于阿當姆斯算法的NURBS曲線插補[J];吉林大學學報(工學版);2009年S1期

10 李萬莉;陳熙巍;茹蘭;;基于SimMechanics的4自由度機器人的軌跡規(guī)劃和仿真系統(tǒng)設(shè)計[J];中國工程機械學報;2008年02期

本文編號：2727889