機(jī)器人在切削加工時(shí),由于機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性對(duì)于切削加工的質(zhì)量、效率等有著較大的影響,所以本文針對(duì)機(jī)器人在切削過程中的動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行探究。本文以安川公司的MOTOMAN UP50工業(yè)機(jī)器人為研究對(duì)象,在構(gòu)建該機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,利用所獲取的機(jī)器人三維模型動(dòng)力學(xué)參數(shù)建立了切削機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型;同時(shí)分析了機(jī)器人的工作空間與任務(wù)空間,描述了兩者之間的位姿關(guān)系;其次通過分析切削機(jī)器人在切削加工過程中的動(dòng)力學(xué)狀態(tài),開展了切削機(jī)器人在任務(wù)空間中動(dòng)力學(xué)優(yōu)化和基于動(dòng)力學(xué)的切削加工軌跡優(yōu)化兩個(gè)應(yīng)用研究,望以此達(dá)到提升機(jī)器人切削加工質(zhì)量的目的。（1）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立。使用SolidWorks軟件建立機(jī)器人三維模型并利用D-H后置坐標(biāo)法建立了MOTOMAN UP50機(jī)器人的附體坐標(biāo)系以及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,同時(shí),在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解的驗(yàn)證。（2）機(jī)器人工作空間與任務(wù)空間的分析研究。根據(jù)機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍,利用MATLAB軟件對(duì)機(jī)器人的工作空間進(jìn)行研究并以一個(gè)典型任務(wù)空間作為切削機(jī)器人工作空間的子空間,描述了兩者之間的位姿關(guān)系。（3）MOTOMAN UP50機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的建立。利... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

笛卡爾坐標(biāo)系下PA點(diǎn)的位置描述坐標(biāo)系{A}為直角坐標(biāo)系，PA是空間中的一點(diǎn)在坐標(biāo)系{A}中的位置矢量

MOTOMANUP50機(jī)器人在切削加工中的動(dòng)力學(xué)問題及應(yīng)用研究10標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置直角坐標(biāo)系，利用與坐標(biāo)系{P}相互平行的三個(gè)單位矢量xA，P，yA，P，zA，P描述此物體在基坐標(biāo)系{A}的姿態(tài)。其物體在坐標(biāo)系{A}中的姿態(tài)由圖2.2表示：圖2.2笛卡爾坐標(biāo)系下的姿態(tài)將上述三個(gè)單位矢量表示為矩陣形式,如公式（2.4）所示，得到其旋轉(zhuǎn)矩陣表達(dá)式（2.5），其中R表示的是物體B的姿態(tài)相對(duì)于坐標(biāo)系{A}的旋轉(zhuǎn)矩陣。krjrirzkrjrirykrjrirxBABABA332331,322221,312111,（2.4）zzzyyyxxxTBABABAaonaonaonaonrrrrrrrrrzyxR333231232221131211,,,（2.5）用矢量?jī)蓛芍g的余弦表示為式（2.6）：),(cos),(cos),(cos),(cos),(cos),(cos),(cos),(cos),(cosBABABABABABABABABAzzyzxzzyyyxyzxyxxxR（2.6）對(duì)應(yīng)于軸X,Y,Z作轉(zhuǎn)角為θ的旋轉(zhuǎn)變換，其旋轉(zhuǎn)矩陣為式（2.7）、（2.8）和（2.9）：cossin0sincos0001)(XR（2.7）cos0sin010sin0cos)(yR（2.8）1000cossin0sincos)(ZR（2.9）

碩士學(xué)位論文11旋轉(zhuǎn)矩陣R為單位正交矩陣，其中3個(gè)獨(dú)立變量為單位正交矢量，滿足單位模長(zhǎng)約束和正交條件，并且該旋轉(zhuǎn)變換矩陣的轉(zhuǎn)置等于其逆反。2.3位姿描述物體的位姿可以由式（2.10）所表示，：BABAPRB,,（2.10）對(duì)于物體B來說，它的姿態(tài)為RA,B，它的位置為PA,B，在式（2.10）表達(dá)位置時(shí)，RA,B=I，在表達(dá)姿態(tài)時(shí)，PA,B為0。為方便表達(dá)和運(yùn)算，式（2.10）一般都為齊次矩陣的形式，如式（2.11）所示：100010,,,zzzzyyyyxxxxBABABApaonpaonpaonPRT（2.11）2.4坐標(biāo)變換在三維空間中，為了描述一個(gè)物體的位姿，可選擇任一坐標(biāo)系作為此物體的參考坐標(biāo)系。一般，為了描述同一物體的位姿，常常需要在不同的參考系中表示[36]。例如，在圖2.3的應(yīng)用中，為了使機(jī)器人末端執(zhí)行器能夠到達(dá)目標(biāo)物體所在的位置，需要獲取世界坐標(biāo)系、機(jī)器人坐標(biāo)系、目標(biāo)物體坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)，使得機(jī)器人可以完成對(duì)目標(biāo)物體的相應(yīng)任務(wù)。圖2.3機(jī)器人與目標(biāo)物體的坐標(biāo)系（1）平移坐標(biāo)變換如圖2.4所示，在沒有經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的情況下，坐標(biāo)系{B}由坐標(biāo)系{A}進(jìn)行平移得到，P點(diǎn)為坐標(biāo)系{B}中的一點(diǎn)，它在坐標(biāo)系{B}中的位置由PB表示，坐標(biāo)系{A}經(jīng)過距離PA,B的平移到達(dá)坐標(biāo)系{B}，當(dāng)用坐標(biāo)系{A}來表達(dá)P的位置時(shí)，可以用PA表示，PA為矢量，由于在平移變換過程中姿態(tài)沒有改變，則PA可以用矢量相加的方式得到：PA=PB+PA,B。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)研究[J]. 楊飛.  低碳世界. 2019(12)
[2]基于D-H矩陣的六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真與分析[J]. 李勝銘,朱碧珂,王秉奇,吳振宇.  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2019(12)
[3]基于MATLAB的KUKA焊接機(jī)器人軌跡規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真[J]. 朱志偉,李和平.  機(jī)床與液壓. 2019(21)
[4]雙臂機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模與伺服系統(tǒng)控制[J]. 劉江文,徐敏.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2019(11)
[5]硬質(zhì)合金平頭銑刀銑削力系數(shù)的試驗(yàn)研究[J]. 李忠杰,楊元.  機(jī)械制造. 2019(10)
[6]工業(yè)機(jī)器人工作空間求解及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)唯一解的確定[J]. 劉曰濤,沈?qū)毭?楊林,楊正嬌.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2019(09)
[7]一種五自由度噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與振動(dòng)分析[J]. 余祥,鄒光明,徐歷洪,王文圣.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2019(09)
[8]七自由度串聯(lián)機(jī)器人位姿軌跡規(guī)劃算法與仿真[J]. 陳愛文,黃忠明,黃鳳良.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2019(03)
[9]伺服電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 王高理.  輕工科技. 2019(02)
[10]從新松看工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)[J]. 王金濤.  互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì). 2019(Z1)

博士論文
[1]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)壁絕熱層打磨機(jī)器人關(guān)鍵問題的研究[D]. 孫一蘭.東北大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械手軌跡跟蹤控制方法研究[D]. 杜盟盟.河南科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：2946427