考慮關節(jié)柔性的重載工業(yè)機器人結構優(yōu)化研究.pdf

1、當前,在冶金、汽車、物流碼垛等眾多行業(yè)中,重載工業(yè)機器人的應用越來越廣泛。隨著生產要求的提高和工作環(huán)境的復雜化,工業(yè)機器人必須具有更高的負載能力、更好的運動穩(wěn)定性以及更佳的速度、加速度等性能。因此,需要根據相關性能指標對機器人進行結構優(yōu)化。
　　然而,以往在對工業(yè)機器人結構優(yōu)化時將機器人的桿件和關節(jié)都認為是剛性的。但是,對于重載工業(yè)機器人來說,關節(jié)柔性十分明顯。所以,在對重載工業(yè)機器人進行結構優(yōu)化時必須考慮關節(jié)柔性特性的影響。

2、r>　　本文主要研究在考慮關節(jié)柔性的影響下,對實驗室自主研發(fā)的一款澆鑄機器人進行結構優(yōu)化設計,以提高機器人的振動性能指標和靜剛度性能指標。首先在ADAMS中建立了純剛體機器人仿真模型,采用添加虛擬物體、增加額外的轉動副并定義力矩的方式表示出機器人的關節(jié)柔性特性;并和純剛性關節(jié)機器人模型進行對比實驗,驗證了關節(jié)柔性對機器人運動性能的影響。建立了機器人的標準D-H坐標系,對機器人進行運動學分析,并推導出機器人的雅克比矩陣參數形式。
　

3、　其次,采用拉格朗日方法建立了含有關節(jié)柔性特性的機器人整體動力學方程,分別得到機器人的連桿動力學方程和電機動力學方程。并且推導得到連桿動力學方程中慣量矩陣的參數形式。根據多自由度系統的模態(tài)分析理論,推導出含有關節(jié)柔性的機器人系統振動方程。使用ADAMS/Vibration振動分析模塊在頻域內對機器人進行振動仿真分析,驗證了機器人系統振動方程的正確性。
　　然后,提出了衡量機器人振動特性的性能指標,并結合機器人的靜剛度性能指標、速度