本文關(guān)鍵詞：碼垛機器人結(jié)構(gòu)的分析與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：如今,隨著人口老齡化加重以及人們的知識水平提高,像碼垛這樣的體力勞動已經(jīng)越來越少的人關(guān)注,加之,工廠中現(xiàn)代化設(shè)備比重加大,要求碼垛的速度要適應生產(chǎn)的需要,以提高生產(chǎn)效率節(jié)約生產(chǎn)成本,所以碼垛機器人用于工廠企業(yè)作業(yè),不但可以提高效率,而且還可以節(jié)約廠區(qū)空間。對于日本、歐洲、美國等工業(yè)發(fā)達國家,機器人的研究已經(jīng)具有很高的水平,我國雖然起點較早,但是由于受限于當時的社會環(huán)境以及人才的匱乏,一直沒有取得突破性的進展,直到上個世紀90年代,才逐漸取得政府支持,研究學者也逐漸增多,所以發(fā)展水平還不高。但是,中國作為世界制造大國,對于現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要,所以研究碼垛機器人,提高其生產(chǎn)性能具有重要的意義。本文設(shè)計了四自由度碼垛機器人,分析其特點。主要對其運動學、動力學進行了分析,并進行了相應的仿真,研究了碼垛機器人的速度、加速度、力矩等性能要求。本文主要從以下幾個方面進行研究:首先,通過對碼垛機器人的結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計,研究了各個關(guān)節(jié)、機構(gòu)的作用,然后根據(jù)碼垛機器人的參數(shù)要求,對機器人的傳動機構(gòu)選擇,對幾種電機以及減速機的性能進行了分析,并根據(jù)本文設(shè)計要求,對電機以及減速器進行了選擇。從機器人的運動學正解、運動學逆解及雅可比矩陣的求解對碼垛機器運動學進行了分析,并對碼垛機器人的運動空間進行了分析及其仿真,通過MATLAB中的Robotic toolbox工具箱對碼垛機器人的運動學進行了仿真。利用建立牛頓-歐拉方程的方法,對碼垛機器人動力學進行了仿真,給出了機器人的速度、加速度以及各機構(gòu)力矩表達式,并根據(jù)參數(shù)要求,計算出各個機構(gòu)的力矩。采用有限元法對碼操機器人關(guān)鍵零部件進行瞬態(tài)動力學和靜力學分析,校核關(guān)鍵零部件的強度與剛度,是否符合安全性。碼垛機器人工作性能同自身機械構(gòu)造、靈活程度、活動范圍等有著重要關(guān)聯(lián),整體質(zhì)量較大,將會給其活動范圍及靈活程度帶來不良影響�，F(xiàn)階段,相關(guān)領(lǐng)域應用較為廣泛的碼垛機器人大部分包含有2個并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)能夠替代傳統(tǒng)的腕部電機,不僅能夠減少控制關(guān)節(jié)數(shù)目,此外還能獲得良好的平衡效果,可是其前后大臂及小臂含有的四邊形結(jié)構(gòu)不利于末端執(zhí)行機構(gòu)活動范圍的擴展;此外四連桿機構(gòu)使得其自身構(gòu)造較為復雜,不利于整體靈活性的提升,如此也會降低運行效率。
【關(guān)鍵詞】：碼垛機器人 運動學 動力學
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的背景以及意義9-10
• 1.2 機器人國內(nèi)外發(fā)展概況10-16
• 1.2.1 機器人國外發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 機器人國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 碼垛機器人機構(gòu)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容17-19
• 第2章 碼垛機器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計19-29
• 2.1 碼垛機器人性能參數(shù)設(shè)計19
• 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計19-21
• 2.3 驅(qū)動電機與減速器的計算與選擇21-28
• 2.3.1 驅(qū)動方式的選擇21-23
• 2.3.2 減速器種類的選擇23-24
• 2.3.3 電機與減速器型號計算與選擇24-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 碼垛機器人運動學分析29-42
• 3.1 利用D-H法建立機器人連桿坐標系29-31
• 3.1.1 D-H矩陣組成29-30
• 3.1.2 連桿參數(shù)30
• 3.1.3 連桿坐標系中變換矩陣的確定30-31
• 3.2 機器人運動學分析31-33
• 3.3 機器人逆運動學分析33-34
• 3.4 機器人的雅可比矩陣34-37
• 3.5 運動空間分析以及仿真37-39
• 3.6 碼垛機器人運動學仿真39-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第4章 碼垛機器人動力學分析42-49
• 4.1 牛頓-歐拉方程理論概述42-46
• 4.1.1 慣性張量42-43
• 4.1.2 牛頓-歐拉方程43-44
• 4.1.3 速度和加速度的計算44-45
• 4.1.4 牛頓-歐拉遞推算法公式45-46
• 4.2 碼垛機器人的動力學方程式推導46-47
• 4.3 各關(guān)節(jié)的驅(qū)動計算47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 碼垛機器人關(guān)鍵零件靜力學分析和瞬態(tài)動力學分析49-62
• 5.1 有限元分析基礎(chǔ)49-51
• 5.1.1 結(jié)構(gòu)分析的有限元方法介紹49-50
• 5.1.2 軟件介紹50-51
• 5.2 碼垛機器人關(guān)鍵機構(gòu)靜力學分析51-57
• 5.2.1 小臂靜力學分析51-54
• 5.2.2 基座靜力學分析54-56
• 5.2.3 碼垛機器人銷軸靜力學分析56-57
• 5.3 碼垛機器人瞬態(tài)動力學分析57-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第6章 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-66
• 在學研究成果66-67
• 致謝67

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本文編號：496872