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【原】纸张重量减轻

来源 : 互联网
作者 : 118期刊网
发布时间 : 2019-03-21 08:59:31

第1章简介



1.1简介

工业机器人,也称为工业操作员,机器人操纵器等,是通过三维空间中的程序控制执行各种类似人类操作的机电设备[1]。它具有高度自动化和智能化,可以通过计算机编程自动实现目标操作,具有良好的可靠性,快速响应和巨大的信息存储和处理能力。工业机器人的诞生是由于生产的实际需要[2]。本主题旨在在拆卸,抓取和处理过程中手动操作某个成型体。这需要时间和精力,劳动生产率不高,并且容易发生人身事故。设计一个专业的工业机器人来取代人力来完成这项工作。它可以保证这项工作的准确性,不会划伤目标的要求,可以提高劳动生产率,降低工人的劳动强度。因此,本课题的研究旨在在理论分析的基础上解决实际问题,具有一定的研究价值。

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1.2主题背景

近年来,劳动力短缺和生产成本上升使中国制造业无法重新走上以劳动密集型,低成本制造为特征的“世界工厂”的老路。在全球范围内,以英德法律概念为代表的欧盟以“新工业革命”为战略发展核心,美国大力推进“再工业化”高端制造业发展战略。日本进一步丰富和发展了“科技兴国”战略。一波全球技术创新即将到来。以智能机器人制造为主导的制造模式转型将是制造业转型升级的必由之路。在20世纪20年代,美国研究员G.C. Devod基于前人的富有想象力的科幻幻想给了机器人一个真实的身体。第一代机器人只能执行提升和转动等简单命令。从那以后,机器人开始显示出自己的优势,并传播到各行各业。回顾整个二十世纪,随着工业自动化的发展,机器人技术逐渐成为一门快速发展的综合前沿学科,并得到了迅速发展。在锻造加工,铸造冲压,金属焊接,产品装配,机械加工等行业,特别是在恶劣的劳动环境如重,高温,剧毒,危险,放射性,尘土飞扬,工业机器人因其显着优势受到特殊关注注意。作为整个工业自动化的杰出代表,工业机器人是上个世纪机械工业快速发展的缩影,推动了工业自动化,伺服驱动,仿生学,光电传感等技术的研究,辐射整个生产和加工制造业[36]。本主题源自实际项目“XXX开发和实验研究”。主要设计是完成工业机器人抓取和运输某个成型体,特别是在拆卸,抓取和搬运过程中避免表面划伤,变形和脱落。基于实际的现场工作环境,它基于实际且易于操作。具有高安全性和可靠性的特殊工业机器人有望为这一问题提供更合理的解决方案。

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第2章异形抓斗机器人的总体设计方案



2.1简介

快速,平稳,准确地识别目标和捕获目标,以及完成目标处理任务是机器人的核心功能。合理的自由度,足够的工作空间,一定的承载能力和稳定性是完成这一功能的基本要求。在设计成形体抓取机器人时,必须首先确定待抓握的成形体的形状,尺寸和重量,以指定爪的运动,并基于多功能性的考虑设计合理的爪结构。和特异性。完成整个组件的设计和捕获计划的建立,实现机器人的模块化。机器人机构由腰部和基部,手臂,手腕和爪子组成。它由一系列链接组成,这些链接按顺序连接以形成开链。确定相邻链接之间的连接关系的成员称为运动对[25]。以下是对基部,手臂,手腕和手的整体设计,腰部和结构设计的分析。

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2.2

总体规划设计

在实际位置,机械结构的整体设计取决于其特定的工作要求,如工业机器人的情况。工业机器人的设计理念是确保每个部件都能满足生产要求,并在恶劣的工作环境中完成生产操作。在设计和实际工作中难以预测各种爆破条件[26],因此整体方案设计应以全面,平衡的方式考虑整个机械结构的合理性和可靠性。本文捕获的轮廓的形状和形状如图21所示。异形体具有弧形形状,最大曲率半径为750mm,长度为1500mm,重量为20kg。不规则的身体由三层不同的材料组成。最内层是钢板,外层是特殊材料。在抓取过程中,材料表面要求无刮痕。不允许在表面上施加过大的压力导致变形,并且不能进行大规模的辅助抓取。器具,并且由于材料的多孔性,不能使用抽吸夹具。目标有4个孔,每个孔由两部分组成。特殊材料是直径8mm的光孔,穿透两层特殊材料。钢板具有直径为3mm的螺纹孔并穿过钢板。孔径与螺纹孔的轴线共线,如图22所示。笛卡尔坐标机器人的端部空间位置的变化由三个移动关节实现。三个关节轴彼此垂直。优点是结构刚度大,运动相互独立,没有耦合,运动学简单易行,不产生奇异状态。缺点是工件的装载和卸载受到限制,所需的移动空间大,运动范围小,灵敏度低。圆柱坐标机器人通过两个移动关节和一个旋转关节实现手空间位置的变化。优点是位置精度高,工作定位相对直观,动作范围大,控制简单。缺点是当臂缩回时抓斗可能与工作空间中的其他物体碰撞,并且移动接头不易保护。

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第3章抓斗机器人运动学分析和模拟..... 15

3.1简介........ 15

3.2机器人运动学解的数学基础.. 15

3.3机器人运动学分析.... 20

3.4机器人运动学仿真.... 25

3.5工作区..... 31

3.6本章摘要...... 39

第4章抓取机器人力学建模与仿真分析........ 34

4.1简介........ 34

4.2静态分析...... 34

4.3动力学分析...... 35

4.4本章摘要..... 45

第5章抓斗机器人结构有限元分析.... 46

5.1介绍........ 46

5.2有限元分析方法........ 46

5.3机器人结构的静态分析..... 48

5.4机器人结构的模态分析...... 54

5.5本章摘要..... 56



第五章抓斗机器人结构的有限元分析



5.1简介

测量机械结构可靠性有三种常用概念:强度,刚度和稳定性。强度表示结构在外力作用下抵抗永久变形和失效的能力。刚度表示结构在外力作用下抵抗弹性变形的能力。稳定性代表结构在负载下保持其平衡的能力。强度和稳定性均代表结构的极限承载能力并抵抗零刚度。因此,具有刚度的概念,强度和稳定性可以在一定范围内统一。机器人刚度是指机器人结构在外力作用下抵抗弹性变形的能力。机器人的动态性能和定位精度直接受到机器人刚度的影响。作为机器人结构设计的重要组成部分,机器人的刚度和机器人的负载决定了机器人末端位置的变形,直接影响机器人的定位精度。因此,有必要研究机器人的刚度。本章将把握整个机器人。关键耦合元件刚度的研究。在工程领域,许多问题的解决方案受到结构形状,载荷或待解决问题的非线性困难的困扰,这使得难以通过分析方法直接找到精确解,如动态分析

机器人的裂解,应力场和结构的速度。现场分析,流体力学中的流体分析等都可以在某种程度上归因于在已知边界条件的基础上求解相关方程,但几乎不可能找到问题的真实解析解。在这种情况下,为了获得这些问题的分析结果,必须进行单独的分析。一种方法是简化方程或几何边界问题并简化问题,以便在简化条件下解决问题。然而,该方法不一定可行,并且简化的对象可能与先前的对象完全不同,甚至导致更大的错误。另一种方法是使用当前不断增长的计算机技术来解决复杂的工程问题,使用数值分析来获得近似解[44,45]。随着计算机计算能力和运行速度的提高,以有限元方法为代表的数值分析方法已成为解决工程问题不可或缺的研究方法。


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结论



本文以实际项目“XXX开发与实验研究”为基础,主要设计工作机器人论文降重,执行抓取和携带某个成型体的任务。针对目标难以掌握,拆卸,携带和材料特殊的特点,提出了抓取方案,并对设计的异形抓取机器人进行了分析,为后续实际提出了更合理的设计。 XXX项目的制造应用。程序。本文的主要发现如下:

(1)在机构的形式方面,根据夹持机器人所需的形状,尺寸,材料和基本功能,确定机器人的主体结构采用圆柱坐标系形式,驱动方案主要是电动,材料由结构钢组成。以铝合金为主体,重点设计爪形和抓握方案,完成底座,腰部,手臂和手腕的设计和立体造型;

(2)在运动学分析方面,分别讨论了运动学和运动学的问题。利用D-H方法建立外来夹持机器人的连杆坐标系,得到链接变换矩阵。根据每个关节变量求解机器人的末端姿态。在逆运动学问题分析中,使用代数方法求解运动学方程,并使用MATLAB中的机器人工具箱完成运动轨迹规划。

(3)在力学分析方面,主要包括静态分析和动力学分析。在重力的情况下,采用MATLAB数值方法分析了关节的静力学和动力学,得到了关节所需的驱动力和驱动力矩,并通过Adams虚拟样机方法验证了其正确性。

(4)在可靠性分析方面,主要包括静态分析和模态分析。利用ANSYS有限元分析软件,对机器人整体结构进行了静力分析,得到了各部件的应力分布,并给出了应力部分的优化方案。关键计算是在机器人手的关键螺纹连接部分进行的,以证明设计的安全性。可靠;对整个机器人进行模态分析,研究低频振动形状,为理论设计的实际应用铺平了道路。

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参考文献(略)


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