發(fā)布時(shí)間：2020-07-25 12:08

【摘要】：隨著“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的推進(jìn),以及“十三五”發(fā)展規(guī)劃的落地實(shí)施,制造業(yè)智能化水平顯著提升,試點(diǎn)項(xiàng)目制造成本大幅度降低,產(chǎn)品生產(chǎn)周期明顯縮短,不良率逐漸降低,因此,開發(fā)自動(dòng)化產(chǎn)品和智能裝備依舊是制造業(yè)的未來發(fā)展方向。智能裝備對(duì)制造業(yè)發(fā)展起著決定性作用,以毛巾行業(yè)為例,隨著毛巾生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展,傳統(tǒng)生產(chǎn)模式主要存在于包裝環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)折疊自動(dòng)化設(shè)備起步晚,發(fā)展緩慢,影響毛巾行業(yè)向智能制造行業(yè)的快速轉(zhuǎn)型。針對(duì)毛巾行業(yè)人工包裝成本高、效率低、自動(dòng)化程度低等問題,研發(fā)出一條自動(dòng)上料毛巾折疊生產(chǎn)線,可以完成不同種類毛巾的自動(dòng)化上料、折疊和摞放,提高行業(yè)自動(dòng)化水平,推動(dòng)制造業(yè)智能化的快速發(fā)展。論文主要工作和成果如下:(1)針對(duì)毛巾折疊機(jī)現(xiàn)有技術(shù)條件下存在的生產(chǎn)效率低、自動(dòng)化水平不足等問題,研制出一條自動(dòng)上料毛巾折疊生產(chǎn)線,根據(jù)包裝要求對(duì)各功能模塊分別進(jìn)行原理分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使得原理方案實(shí)現(xiàn)多種類毛巾上料、折疊、摞放的全程自動(dòng)化,最終能夠克服傳統(tǒng)技術(shù)存在的問題,進(jìn)一步推動(dòng)毛巾行業(yè)從傳統(tǒng)行業(yè)向智能制造行業(yè)的轉(zhuǎn)變。(2)針對(duì)毛巾轉(zhuǎn)移過程中速度、加速度過大、姿態(tài)過渡不平滑導(dǎo)致毛巾重疊、脫落等問題,對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)、軌跡規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)展開研究,分別基于D-H法、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行求解,并利用MATLAB Robotic Toolbox進(jìn)行仿真驗(yàn)證;采用笛卡爾空間下的B樣條軌跡規(guī)劃方法,解決目標(biāo)點(diǎn)浮動(dòng)導(dǎo)致的空間軌跡不確定的問題,并利用四元數(shù)樣條曲線進(jìn)行姿態(tài)規(guī)劃,解決姿態(tài)變化過程中機(jī)械臂存在的抖動(dòng)問題,提高毛巾上料的成功率。(3)針剎對(duì)上料機(jī)構(gòu)持續(xù)工作導(dǎo)致能源消耗大問題,對(duì)機(jī)械臂與負(fù)壓吸盤展開能量優(yōu)化研究,采用拉格朗日法建立機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程,并結(jié)合ADAMS中進(jìn)行仿真求解,求得各關(guān)節(jié)功率,為實(shí)現(xiàn)能量最優(yōu)控制提供理論依據(jù);分析毛巾上料穩(wěn)定吸附條件,建立吸附力與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系,結(jié)合FLUENT仿真計(jì)算獲得最優(yōu)結(jié)構(gòu)模型:進(jìn)氣孔n=8、進(jìn)氣孔直徑Φ=6 mm、吸盤高度h=25 mm、孔型為正方形,理論進(jìn)氣孔負(fù)壓值取-9 kPa。(4)根據(jù)理論環(huán)節(jié)所得結(jié)構(gòu)參數(shù)制作負(fù)壓吸盤,并對(duì)核心上料環(huán)節(jié)進(jìn)行物理試驗(yàn),驗(yàn)證基于負(fù)壓吸附的毛巾上料方式的可行性與可靠性。從試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),理論值與試驗(yàn)值存在一定合理誤差,毛巾吸附所需負(fù)壓值由優(yōu)化前的-20 kPa降低到優(yōu)化后的-10 kPa,節(jié)省了一半的能源消耗。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TS103
【圖文】：

生手指、吸附與膠輥等。２００８年，河北工業(yè)大學(xué)呂洪玉［３］針對(duì)毛巾上料發(fā)表了一逡逑篇發(fā)明專利《毛巾自動(dòng)分揀器》，該專利采用刺輥完成成摞毛巾的分離任務(wù)，將逡逑其輸送到下一環(huán)節(jié)。具體工作原理如圖１－１所示，成摞擺放的毛巾放置于儲(chǔ)料盤逡逑之上，儲(chǔ)料盤上方設(shè)置有毛巾拾取機(jī)構(gòu)，毛巾拾取機(jī)構(gòu)上設(shè)置有刺輥，且整體在逡逑滑臺(tái)上進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，下方還設(shè)置有升降裝置，用于調(diào)整毛巾拾取過程中上層毛逡逑巾的高度，升降裝置上還安裝棘輪及帶棘爪的調(diào)節(jié)手柄防止下降，刺輥拾取一條逡逑毛巾之后，負(fù)壓吸嘴將毛巾一端進(jìn)行吸附，刺輥退回過程中就可以將毛巾平整擺逡逑放在輸送帶上，完成毛巾拾取動(dòng)作。逡逑３邋＼邐４邋＾邐５邋＼邐１６逡逑＇ｆＫｒｉ逡逑１儲(chǔ)料盤；２刺輥；３滑臺(tái)４；毛巾；５輸送帶；６負(fù)壓吸嘴逡逑圖１－１毛巾自動(dòng)分揀器原理圖逡逑２０１４年吉林大學(xué)李賀［４］針對(duì)蛋卷式小毛巾設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)上料毛巾折疊機(jī)，逡逑其中成摞毛巾的分離任務(wù)采用包膠滾筒的方式來實(shí)行，具體原理方案如圖１－２所逡逑示。該方案主要包括輸送部分、粘取部分和脫離部分

生手指、吸附與膠輥等。２００８年，河北工業(yè)大學(xué)呂洪玉［３］針對(duì)毛巾上料發(fā)表了一逡逑篇發(fā)明專利《毛巾自動(dòng)分揀器》，該專利采用刺輥完成成摞毛巾的分離任務(wù)，將逡逑其輸送到下一環(huán)節(jié)。具體工作原理如圖１－１所示，成摞擺放的毛巾放置于儲(chǔ)料盤逡逑之上，儲(chǔ)料盤上方設(shè)置有毛巾拾取機(jī)構(gòu)，毛巾拾取機(jī)構(gòu)上設(shè)置有刺輥，且整體在逡逑滑臺(tái)上進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，下方還設(shè)置有升降裝置，用于調(diào)整毛巾拾取過程中上層毛逡逑巾的高度，升降裝置上還安裝棘輪及帶棘爪的調(diào)節(jié)手柄防止下降，刺輥拾取一條逡逑毛巾之后，負(fù)壓吸嘴將毛巾一端進(jìn)行吸附，刺輥退回過程中就可以將毛巾平整擺逡逑放在輸送帶上，完成毛巾拾取動(dòng)作。逡逑３邋＼邐４邋＾邐５邋＼邐１６逡逑＇ｆＫｒｉ逡逑１儲(chǔ)料盤；２刺輥；３滑臺(tái)４；毛巾；５輸送帶；６負(fù)壓吸嘴逡逑圖１－１毛巾自動(dòng)分揀器原理圖逡逑２０１４年吉林大學(xué)李賀［４］針對(duì)蛋卷式小毛巾設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)上料毛巾折疊機(jī)，逡逑其中成摞毛巾的分離任務(wù)采用包膠滾筒的方式來實(shí)行，具體原理方案如圖１－２所逡逑示。該方案主要包括輸送部分、粘取部分和脫離部分

圖１－３工業(yè)縫紉機(jī)布料吸盤逡逑２００９年，Ｋａｚｕｙｕｋｉ邋Ｎａｇａｔａ和Ｎａｔｓｕｋｉ邋Ｙａｍａｎｏｂｅ」發(fā)表一種利用仿生手指抓逡逑取毛巾的方法，如圖１－４所示，該方法通過指尖的力傳感器檢測(cè)目標(biāo)位置，然后逡逑用仿生手指完成毛巾的抓取。首先將成摞毛巾建模為長方體，并且定義三個(gè)任務(wù)逡逑面來描述毛巾挑選任務(wù)，任務(wù)面１和２是上層毛巾的上下面，任務(wù)面３是毛巾堆逡逑的后面，通過一系列動(dòng)作應(yīng)用于任務(wù)面完成毛巾的拾取任務(wù)。如圖１－５所示，毛逡逑巾拾取任務(wù)具體通過五個(gè)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。逡逑ｉＭ邋００逡逑ｓ逡逑圖１－４多功能手指抓取毛巾試驗(yàn)逡逑支持：支持動(dòng)作是用一個(gè)仿生手指來給目標(biāo)物體施加一定的支持力；按壓：逡逑按壓動(dòng)作是用帶有指尖傳感器的手指對(duì)毛巾施加力的過程；抓�。鹤ト�(dòng)作是用逡逑來抓取物體的動(dòng)作；搜索：搜索動(dòng)作是通過力傳感器來搜尋毛巾之間縫隙的動(dòng)作；逡逑３逡逑

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本文編號(hào)：2769809