5R切削機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真.pdf

1、隨著科技的不斷進步，機器人技術(shù)已拓展到全球經(jīng)濟發(fā)展的各個領(lǐng)域，機器人技術(shù)的應(yīng)用與人類的發(fā)展、科技的進步有著密切的關(guān)系。目前，我國比較有代表性的研究是水下機器人、科技機器人、工業(yè)機器人等，總體上與發(fā)達國家相比，還存在一定的差距，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，國際制造業(yè)中心逐漸向中國轉(zhuǎn)移，我國的機器人市場擴展速度會進一步加快，因此，有待于繼續(xù)深入研究開發(fā)，讓機器人這個行業(yè)在我國真正的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化。
　　首先，本文分析了國內(nèi)外機器人的研

2、究現(xiàn)狀，創(chuàng)新性地將五個純轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的機器人技術(shù)與切削加工技術(shù)結(jié)合，并對該機器人進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，其創(chuàng)新之處在于：
　　(1)功能創(chuàng)新，將5R機器人技術(shù)與切削加工技術(shù)結(jié)合，改變了以往的機床加工形式，利用串聯(lián)機器人切削加工機械零件，既有機床的切削性能，也有機器人的靈活性。
　　(2)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，將電主軸應(yīng)用于五個轉(zhuǎn)動副的純轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)機器人結(jié)構(gòu)中，并且電主軸與銑刀直接安裝，提供銑刀旋轉(zhuǎn)的動力，以進行機械零件的加工。其余各關(guān)節(jié)采用空心軸伺服

3、電機通過減速器直接驅(qū)動各關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)運動，從而使得機器人的整體結(jié)構(gòu)緊湊。
　　其次，建立5R切削機器人的D-H坐標系，并基于此坐標系對該機器人進行運動學(xué)正解分析，求出末端銑刀相對于基坐標系的運動學(xué)方程，之后又對該機器人進行運動學(xué)反解分析，求出各構(gòu)件的連桿夾角θ值。同時，利用UGNX6．0建立5R切削機器人的三維實體模型，然后按照機器人的實際幾何尺寸、物理特性等效簡化5R切削機器人的虛擬樣機模型，并以Parasolid文件格式導(dǎo)入到

4、ADAMS平臺中，然后在ADAMS／View模塊下添加相應(yīng)的約束條件及驅(qū)動函數(shù)，采用交互式仿真模式對5R切削機器人進行空間軌跡跟蹤仿真。
　　最后，采用ADAMS進行仿真，利用ADAMS軟件提供的多自由度點驅(qū)動功能，讓機器人按照預(yù)定的軌跡進行運動，然后通過ADAMS／PostProcessor模塊及其強大的測試功能，得到該機器人各旋轉(zhuǎn)軸角度、角速度與時間的函數(shù)曲線、各構(gòu)件質(zhì)心位移與時間的函數(shù)曲線、銑刀末端位移與時間的函數(shù)曲線，并對

5、這些曲線進行研究分析，完成5R切削機器人的運動學(xué)反解分析。
　　利用ADAMS后處理模塊中提供的圖表工具欄，將各旋轉(zhuǎn)軸角度與時間的函數(shù)曲線轉(zhuǎn)換成樣條函數(shù)，然后利用Akima樣條擬合方法中的AKISPL函數(shù)，將上述樣條函數(shù)對應(yīng)添加到各驅(qū)動軸上，在ADAMS后處理模塊中可得到銑刀術(shù)端的位移與時間的函數(shù)曲線，完成運動學(xué)正解分析。對各曲線進行研究分析，比較下、反解中的銑刀術(shù)端位移與時間的函數(shù)曲線，研究結(jié)果表明與上述理論計算的結(jié)果完全一致，