發(fā)布時(shí)間：2017-06-29 06:15

  本文關(guān)鍵詞：碼垛機(jī)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(shí)水平提高,像碼垛這樣的體力勞動(dòng)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(yīng)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(jī)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(dá)國家,機(jī)器人的研究已經(jīng)具有很高的水平,我國雖然起點(diǎn)較早,但是由于受限于當(dāng)時(shí)的社會(huì)環(huán)境以及人才的匱乏,一直沒有取得突破性的進(jìn)展,直到上個(gè)世紀(jì)90年代,才逐漸取得政府支持,研究學(xué)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(jī)器人,提高其生產(chǎn)性能具有重要的意義。本文設(shè)計(jì)了四自由度碼垛機(jī)器人,分析其特點(diǎn)。主要對其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析,并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真,研究了碼垛機(jī)器人的速度、加速度、力矩等性能要求。本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究:首先,通過對碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì),研究了各個(gè)關(guān)節(jié)、機(jī)構(gòu)的作用,然后根據(jù)碼垛機(jī)器人的參數(shù)要求,對機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇,對幾種電機(jī)以及減速機(jī)的性能進(jìn)行了分析,并根據(jù)本文設(shè)計(jì)要求,對電機(jī)以及減速器進(jìn)行了選擇。從機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解及雅可比矩陣的求解對碼垛機(jī)器運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析,并對碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間進(jìn)行了分析及其仿真,通過MATLAB中的Robotic toolbox工具箱對碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了仿真。利用建立牛頓-歐拉方程的方法,對碼垛機(jī)器人動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了仿真,給出了機(jī)器人的速度、加速度以及各機(jī)構(gòu)力矩表達(dá)式,并根據(jù)參數(shù)要求,計(jì)算出各個(gè)機(jī)構(gòu)的力矩。采用有限元法對碼操機(jī)器人關(guān)鍵零部件進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)分析,校核關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度與剛度,是否符合安全性。碼垛機(jī)器人工作性能同自身機(jī)械構(gòu)造、靈活程度、活動(dòng)范圍等有著重要關(guān)聯(lián),整體質(zhì)量較大,將會(huì)給其活動(dòng)范圍及靈活程度帶來不良影響�，F(xiàn)階段,相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的碼垛機(jī)器人大部分包含有2個(gè)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(jī),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(jī)構(gòu)活動(dòng)范圍的擴(kuò)展;此外四連桿機(jī)構(gòu)使得其自身構(gòu)造較為復(fù)雜,不利于整體靈活性的提升,如此也會(huì)降低運(yùn)行效率。
【關(guān)鍵詞】：碼垛機(jī)器人 運(yùn)動(dòng)學(xué) 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(jī)器人國內(nèi)外發(fā)展概況10-16
• 1.2.1 機(jī)器人國外發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 機(jī)器人國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 碼垛機(jī)器人機(jī)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(jī)器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-29
• 2.1 碼垛機(jī)器人性能參數(shù)設(shè)計(jì)19
• 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-21
• 2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器的計(jì)算與選擇21-28
• 2.3.1 驅(qū)動(dòng)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(jī)與減速器型號(hào)計(jì)算與選擇24-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析29-42
• 3.1 利用D-H法建立機(jī)器人連桿坐標(biāo)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(biāo)系中變換矩陣的確定30-31
• 3.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析31-33
• 3.3 機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析33-34
• 3.4 機(jī)器人的雅可比矩陣34-37
• 3.5 運(yùn)動(dòng)空間分析以及仿真37-39
• 3.6 碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真39-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第4章 碼垛機(jī)器人動(dòng)力學(xué)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(jì)算44-45
• 4.1.4 牛頓-歐拉遞推算法公式45-46
• 4.2 碼垛機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程式推導(dǎo)46-47
• 4.3 各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)計(jì)算47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 碼垛機(jī)器人關(guān)鍵零件靜力學(xué)分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)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(jī)器人關(guān)鍵機(jī)構(gòu)靜力學(xué)分析51-57
• 5.2.1 小臂靜力學(xué)分析51-54
• 5.2.2 基座靜力學(xué)分析54-56
• 5.2.3 碼垛機(jī)器人銷軸靜力學(xué)分析56-57
• 5.3 碼垛機(jī)器人瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)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(xiàn)64-66
• 在學(xué)研究成果66-67
• 致謝67

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