工業(yè)機器人是智能制造的重要基石和關(guān)鍵支撐裝備。隨著產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高,對工業(yè)機器人的運動平穩(wěn)性和運動精度提出了更高的要求,針對工業(yè)生產(chǎn)對機器人工作性能的需求,掌握機器人動態(tài)特性變得非常重要,而輕量化、高速、高精度機器人的出現(xiàn)對機器人剛性提出更高的要求。因此,開展工業(yè)機器人動態(tài)性能的研究,對掌握機器人的剛度性能,提高整機的力學性能以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計具有重大意義。本文以六自由度串聯(lián)工業(yè)機器人為研究對象,采用理論與實驗的方法對該機器人的動態(tài)特性進行了研究。首先,運用D-H參數(shù)法對工業(yè)機器人進行運動學建模,推導出機器人的運動學方程,并用MATLAB Robotic Toolbox工具箱進行理論公式的驗證。采用線性的Spong模型來模擬關(guān)節(jié)柔性,采用假設(shè)模態(tài)法建立連桿柔性模型,基于Kane法建立了考慮關(guān)節(jié)柔性和大臂連桿柔性的剛?cè)狁詈蟿恿W模型,并在ADAMS中建立虛擬樣機模型進行動力學仿真驗證。同時,為掌握機器人的剛度特性,本文對機器人的關(guān)節(jié)傳動件進行了剛度折算,進而得到折算后的關(guān)節(jié)剛度,為驗證該分析方法的正確性,設(shè)計并進行了關(guān)節(jié)剛度辨識實驗,該研究一方面反映了各傳動件對關(guān)節(jié)柔性的貢獻,另一方...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機器人動力學建模方法的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機器人剛度辨識研究現(xiàn)狀
        1.2.3 機器人模態(tài)分析研究現(xiàn)狀
        1.2.4 機器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 機器人運動學與柔性動力學建模
    2.1 引言
    2.2 機器人運動學描述
        2.2.1 機器人位置和姿態(tài)描述
        2.2.2 平移和旋轉(zhuǎn)坐標映射
        2.2.3 齊次坐標變換
    2.3 機器人運動學方程建立
        2.3.1 桿件參數(shù)的描述和桿件坐標系的建立
        2.3.2 連桿變換
        2.3.3 機器人運動學建模
    2.4 柔性動力學模型的建立
        2.4.1 凱恩方程的建立
        2.4.2 廣義主動力和廣義慣性力
        2.4.3 偏角速度與偏速度
        2.4.4 關(guān)節(jié)柔性動力學模型
        2.4.5 連桿柔性動力學模型
    2.5 動力學模型驗證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 機器人關(guān)節(jié)剛度辨識
    3.1 引言
    3.2 機器人關(guān)節(jié)剛度理論計算
        3.2.1 典型傳動件剛度計算
        3.2.2 剛度換算方法
        3.2.3 機器人關(guān)節(jié)傳動鏈分析
        3.2.4 機器人各關(guān)節(jié)剛度折算
    3.3 機器人關(guān)節(jié)剛度辨識實驗
        3.3.1 關(guān)節(jié)剛度測量原理
        3.3.2 實驗測量方案
        3.3.3 實驗數(shù)據(jù)及擬合結(jié)果
    3.4 不同位姿下固有頻率的計算
    3.5 本章小結(jié)
第4章 機器人模態(tài)及頻域特性分析
    4.1 引言
    4.2 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)
    4.3 模態(tài)仿真分析
        4.3.1 三維模型的簡化
        4.3.2 有限元模型的建立
        4.3.3 仿真結(jié)果及分析
    4.4 模態(tài)實驗分析
        4.4.1 實驗目的和條件
        4.4.2 實驗測試原理
        4.4.3 實驗測試方案
        4.4.4 實驗數(shù)據(jù)處理及分析
    4.5 仿真與實驗結(jié)果對比分析
    4.6 振動時頻特性分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 DesignXplorer功能介紹
    5.3 優(yōu)化模型的建立
        5.3.1 優(yōu)化目標
        5.3.2 優(yōu)化變量
        5.3.3 約束條件
        5.3.4 多目標優(yōu)化模型的建立
    5.4 優(yōu)化結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：4019931