板簧搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)及軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、近年來，隨著國內(nèi)汽車需求量的增加，汽車工業(yè)高速發(fā)展，汽車板簧的應(yīng)用及需求量也日益增多。板簧的生產(chǎn)要經(jīng)過很多道工序，國內(nèi)汽車板簧生產(chǎn)過程當(dāng)中，用來搬運(yùn)板簧的多是人力搬運(yùn)或者是橫梁式的平面搬運(yùn)機(jī)械手。由于汽車板簧一般質(zhì)量都比較大，而且生產(chǎn)環(huán)境也相對(duì)比較惡劣，人工搬運(yùn)不僅增大了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還無法保障工人的人身安全；而平面機(jī)械手在一定程度上又顯得不夠靈活。在“用工荒”的今天，勞動(dòng)力的需求遠(yuǎn)大于供給，在板簧生產(chǎn)過程中利用一種五軸驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)型板簧

2、搬運(yùn)機(jī)械手來完成各工序之間板簧的搬運(yùn)，不僅可以解放勞動(dòng)力，增強(qiáng)生產(chǎn)的安全性，還增加了作業(yè)空間中搬運(yùn)的靈活性，這將為板簧生產(chǎn)帶來很大的突破。
　　本文的主要內(nèi)容包括：
　　一、針對(duì)目前板簧生產(chǎn)過程的現(xiàn)狀，采用一種五軸驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)型板簧搬運(yùn)機(jī)械手來完成生產(chǎn)過程中的搬運(yùn)任務(wù)，并對(duì)其系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)形式及機(jī)械本體設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，在對(duì)氣壓、液壓、電力三種驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，確定了機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式為電力驅(qū)動(dòng)，并為機(jī)械手配備了末端執(zhí)行器。

3、
　　二、對(duì)位姿及空間坐標(biāo)變換進(jìn)行描述，建立板簧搬運(yùn)機(jī)械手的坐標(biāo)系，確定機(jī)械手的D-H參數(shù)，最終建立機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；對(duì)板簧搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、逆解分別進(jìn)行校驗(yàn)。
　　三、針對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，分析控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，確定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，闡述控制系統(tǒng)中的傳感器、伺服電機(jī)以及伺服控制中位置控制的結(jié)構(gòu)，并給出了基于STC12C5A60S2系列單片機(jī)控制的部分硬件電路設(shè)計(jì)。
　

4、　四、闡述了笛卡爾空間和關(guān)節(jié)空間兩種軌跡規(guī)劃方法，及關(guān)節(jié)空間里常用的兩種插值方法。采用分段式五次多項(xiàng)式插值法，利用Matlb軟件中Robotics工具箱對(duì)板簧搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
　　實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，采用關(guān)節(jié)空間分段式五次多項(xiàng)式插補(bǔ)生成軌跡的方法進(jìn)行軌跡規(guī)劃，得到的關(guān)節(jié)角位移、角速度、角加速度曲線平滑、連續(xù)，可確保機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡平滑，并且機(jī)械手末端不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，保證了機(jī)械手工作的平穩(wěn)性。由