四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人一般指用于機(jī)械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品、化工等行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)的機(jī)器人。它是集運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)理論、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)、控制理論、傳感器技術(shù)、人工智能理論等科學(xué)技術(shù)理論的綜合應(yīng)用。機(jī)器人技術(shù)的研究與開發(fā)標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)的水平，而機(jī)器人在各種工業(yè)領(lǐng)域的普及應(yīng)用，則顯

2、示了這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的綜合實(shí)力。
　　 機(jī)器人技術(shù)是多學(xué)科的綜合運(yùn)用，在眾多類型機(jī)器人中，平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)具有較大的柔性，沿升降軸的運(yùn)動(dòng)具有很強(qiáng)的剛性，非常適合應(yīng)用于搬運(yùn)、焊接和裝配等重復(fù)性任務(wù)，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。本文以四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究了四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化的問題。
　　 首先，以Pro/E軟件為基礎(chǔ)，對(duì)平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在結(jié)

3、構(gòu)設(shè)計(jì)過程中詳細(xì)討論多種設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原理、以及設(shè)計(jì)過程中的要求與原則，通過對(duì)不同設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與尺寸。在同樣的工作空間內(nèi)完成相同動(dòng)作時(shí)，針對(duì)其它四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析對(duì)比，分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)機(jī)器人動(dòng)態(tài)運(yùn)行的影響，為機(jī)器人設(shè)計(jì)者提供參考。這種在具體設(shè)計(jì)之前預(yù)先給出不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之間優(yōu)缺點(diǎn)的方法能夠使設(shè)計(jì)者根據(jù)任務(wù)的要求選擇機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，減少設(shè)計(jì)過程中不必要的重復(fù)工作。
　　 其次

4、，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。經(jīng)過虛擬仿真可以檢查機(jī)器人設(shè)計(jì)的合理性，以及觀察機(jī)器人結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的相互干涉性，并在ANSYS軟件中建立各臂模型，進(jìn)行位移、應(yīng)力、模態(tài)分析，從中選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而確定本體設(shè)計(jì)和驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性。
　　 最后，通過對(duì)伺服系統(tǒng)的各種形式、電機(jī)性能進(jìn)行分析比較，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)快速響應(yīng)、平穩(wěn)工作的要求，對(duì)平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)傳動(dòng)方式、交流伺服電機(jī)、減速器進(jìn)行計(jì)算選擇，從而機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)