4-DOF關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人本體設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析.pdf

1、機(jī)器人具有高柔性、高效性與高可靠性的特點(diǎn)，使其成為越來越多行業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備，尤其是在現(xiàn)代物流碼垛系統(tǒng)中的應(yīng)用。近年來，應(yīng)用于物流碼垛的碼垛機(jī)器人受到國(guó)內(nèi)外的普遍重視，已成為機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但國(guó)內(nèi)對(duì)碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)研究與國(guó)外仍有一定的差距，因此，提高碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究能力具有重大意義。
　　 本文在中國(guó)科學(xué)院新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的資助下，開展了四自由度關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析

2、和關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度與剛度校核工作。
　　 首先充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r。根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)書的要求，分析同類型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征，確定碼垛機(jī)器人整體構(gòu)型，關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)形式。根據(jù)載荷和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，完成電機(jī)和減速機(jī)的選型計(jì)算，以SolidWorks等數(shù)字化軟件為基礎(chǔ)，詳細(xì)設(shè)計(jì)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
　　 采用D-H方法建立碼垛機(jī)器人連桿坐標(biāo)系和轉(zhuǎn)換矩陣，利用Matlab編程建立一種程序化的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，通過輸入不同變量可以迅速對(duì)

3、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。求解得到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解和雅可比矩陣，完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間的仿真。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用牛頓-歐拉遞推方法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，建立動(dòng)力學(xué)方程，利用Matlab軟件編程求出各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩。應(yīng)用COSMOS Motion軟件對(duì)碼垛機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩的變化曲線，驗(yàn)證理論推導(dǎo)的準(zhǔn)確性及相應(yīng)關(guān)節(jié)電機(jī)和減速機(jī)選型的合理性，并完成機(jī)器人零部件的加工與機(jī)械本體的裝配。
　　 最后，根據(jù)碼垛機(jī)器