本文關(guān)鍵詞：排爆機(jī)械臂模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球反恐形勢日益嚴(yán)峻,以及重大自然災(zāi)害頻繁發(fā)生,可以在爆炸品處理、火災(zāi)撲救等危險的工作中完全或部分取代人類作業(yè)的排爆機(jī)器人逐漸得到了人們的重視。目前這類機(jī)器人的廠商主要提供的是定制服務(wù),根據(jù)客戶提出的要求完成設(shè)計,功能方面存在著一定的約束,且維修過程繁瑣,必須付出較多的成本,最終只會帶來資源上的損失。為了解決這種現(xiàn)狀,本文選擇目前使用的排爆機(jī)械臂作為研究對象,建立模塊化排爆機(jī)械臂系統(tǒng)。系統(tǒng)本身選取了模塊化形式處理,通過各種模塊的搭配解決各種實(shí)際問題,為排爆機(jī)器人應(yīng)用程序的擴(kuò)張和大規(guī)模生產(chǎn)奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。在本文對模塊化排爆機(jī)械臂的研究中,將模塊化理念與非模塊化機(jī)器人結(jié)合,制定了一套完善的設(shè)計方案。此方案基于功能層面對排爆機(jī)械臂進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)研究,根據(jù)功能結(jié)構(gòu)對特種機(jī)器人進(jìn)行模塊劃分,保證單個單元能夠完成一個或兩個自由度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。為每個模塊單元設(shè)計合理的接口,保證相鄰兩模塊之間的機(jī)械接口可以方便、快捷且有效的連接。本文還通過有限元分析軟件ANSYS對機(jī)械臂中關(guān)鍵的受力部件進(jìn)行強(qiáng)度校核,確保機(jī)械臂能夠正常穩(wěn)定的工作。之后通過D-H坐標(biāo)變換法建立了機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出了正、逆運(yùn)動學(xué)方程,通過ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動仿真。本文最后基于牛頓—?dú)W拉方程建立了機(jī)械臂的動力學(xué)方程,借助于軟件ADAMS對機(jī)械臂的操作過程進(jìn)行了動力學(xué)分析,得出了大臂、小臂、腕關(guān)節(jié)的驅(qū)動力矩變化曲線。
【關(guān)鍵詞】：排爆機(jī)械臂 結(jié)構(gòu)設(shè)計 模塊化 運(yùn)動學(xué)模型 動力學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 模塊化設(shè)計理論12-18
• 1.2.1 模塊化設(shè)計簡述12-13
• 1.2.2 模塊化設(shè)計研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 模塊化設(shè)計的分類及結(jié)構(gòu)類型16-18
• 1.3 模塊化機(jī)器人研究綜述18-24
• 1.3.1 模塊化機(jī)器人研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.2 機(jī)器人模塊化設(shè)計方法21-23
• 1.3.3 模塊化機(jī)器人的裝配方法23-24
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容24-26
• 2 排爆機(jī)械臂系統(tǒng)總體設(shè)計26-48
• 2.1 設(shè)計方案26-31
• 2.1.1 機(jī)械臂的自由度問題26
• 2.1.2 機(jī)械臂的構(gòu)型問題26-27
• 2.1.3 機(jī)械臂的性能問題27-28
• 2.1.4 機(jī)械臂的設(shè)計指標(biāo)28
• 2.1.5 機(jī)械臂的驅(qū)動問題28-30
• 2.1.6 機(jī)械臂減速器的問題30-31
• 2.1.7 機(jī)械臂的走線問題31
• 2.2 機(jī)械臂模塊化設(shè)計31-46
• 2.2.1 模塊化設(shè)計思想31-32
• 2.2.2 機(jī)械臂模塊劃分32-33
• 2.2.3 底座模塊33-36
• 2.2.4 手爪模塊36-41
• 2.2.5 關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)模塊41-44
• 2.2.6 連桿模塊44-45
• 2.2.7 機(jī)械臂的裝配45-46
• 2.3 本章小結(jié)46-48
• 3 機(jī)械臂關(guān)鍵零部件的校核48-59
• 3.1 有限元方法與CAE技術(shù)48-49
• 3.2 機(jī)械臂桿的強(qiáng)度校核49-53
• 3.2.1 分析模型的建立49-50
• 3.2.2 網(wǎng)格的劃分50
• 3.2.3 臂桿的受力分析50-53
• 3.3 關(guān)節(jié)模塊強(qiáng)度校核53-56
• 3.3.1 分析模型建立53-54
• 3.3.2 定義材料屬性并劃分網(wǎng)格54-55
• 3.3.3 施加載荷、結(jié)果分析55-56
• 3.4 模塊連接處強(qiáng)度校核56-58
• 3.4.1 分析模型的建立56
• 3.4.2 定義材料屬性并劃分網(wǎng)格56-57
• 3.4.3 施加載荷、結(jié)果分析57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 4 機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)分析59-72
• 4.1 D-H表示法59-63
• 4.2 建立坐標(biāo)系63-64
• 4.3 運(yùn)動學(xué)正解64
• 4.4 運(yùn)動學(xué)逆解64-67
• 4.5 機(jī)械臂軌跡設(shè)計67-68
• 4.6 運(yùn)動學(xué)仿真68-71
• 4.6.1 ADAMS軟件68
• 4.6.2 ADAMS分析過程68-70
• 4.6.3 分析結(jié)果70-71
• 4.7 本章小結(jié)71-72
• 5 機(jī)械臂動力學(xué)分析72-79
• 5.1 牛頓-歐拉方程72-73
• 5.2 動力學(xué)方程73-76
• 5.3 動力學(xué)仿真分析76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果87-88
• 致謝88-89

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本文編號：301174