基于MATLAB的小型碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真的研究.pdf

1、本文主要以SolidWorks三維建模軟件和MATLAB仿真軟件為平臺(tái)，從不同角度研究該小型碼垛機(jī)器人，其中包括對(duì)其任務(wù)空間的分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、性能分析、結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化、三維實(shí)體建模與仿真等。采用無紙化的設(shè)計(jì)理念不僅提高工作效率更能減少經(jīng)濟(jì)成本，對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真等方面的研究具有較高的參考意義。研究取得了以下成果:
　　根據(jù)對(duì)碼垛機(jī)器人任務(wù)空間的分析，確定其實(shí)際任務(wù)空間范圍。選用D-H參數(shù)法建立機(jī)器人坐標(biāo)系，然后對(duì)該

2、建立的模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，應(yīng)用矩陣的相關(guān)其次變化推導(dǎo)出該碼垛機(jī)器人末端執(zhí)行裝置連桿的位置、姿態(tài)與各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。對(duì)該碼垛機(jī)器人工作空間進(jìn)行分析，運(yùn)用MATLAB進(jìn)行編程從而獲得該碼垛機(jī)器人工作空間的三維圖，并研究其主要參數(shù)對(duì)碼垛機(jī)器人工作空間體積的影響。
　　對(duì)該碼垛機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力學(xué)建模，通過受力分析和主要桿件的加速度分析，列出不同角度的變化對(duì)各個(gè)連桿的驅(qū)動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力矩的影響，并用MATLAB編程繪制出各個(gè)目標(biāo)函數(shù)的變化

3、對(duì)其連桿的驅(qū)動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力矩的影響曲線圖。最后定義了關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力矩影響系數(shù)，并研究不同桿長的變化對(duì)驅(qū)動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力矩的影響系數(shù)。
　　介紹了該小型碼垛機(jī)器人的速度Jacobian矩陣和剛度矩陣并對(duì)其進(jìn)行求解，對(duì)其速度和靜剛度性能進(jìn)行分析，并給出速度全域性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、加速度全域性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和靜剛度全域性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。運(yùn)用MATLAB進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)相應(yīng)圖譜的繪制，最后對(duì)繪制的圖譜進(jìn)行分析并得出結(jié)論。
　　應(yīng)用MATLAB遺傳算法工

4、具箱對(duì)該機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化時(shí)以其工作空間、速度性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和靜剛度性能評(píng)價(jià)指標(biāo)為待優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化并得出全局最優(yōu)解。對(duì)比優(yōu)化前后機(jī)器人的工作空間截面面積、速度性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和靜剛度性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，來檢驗(yàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的正確性。
　　應(yīng)用SolidWorks軟件建立該小型碼垛機(jī)器人各主要零部件的實(shí)體模型，并對(duì)模型零部件進(jìn)行裝配，裝配完成后進(jìn)行干涉檢查。以MATLAB軟件為平臺(tái)，通過SimMechanics Links插