模塊化工業(yè)機器人設計的若干問題研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機器人的應用越來越廣泛。傳統(tǒng)工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)造型一經(jīng)設計就不可改變，在工作環(huán)境和給定任務發(fā)生改變的情況下，傳統(tǒng)工業(yè)機器人的固定構(gòu)型顯現(xiàn)出了很大的局限性，模塊化工業(yè)機器人成為解決這一問題的新型工業(yè)機器人。模塊化工業(yè)機器人是由一些結(jié)構(gòu)和功能相似的機械模塊組合裝配而成，根據(jù)不同工作任務和生產(chǎn)環(huán)境，來選擇不同模塊組合方式構(gòu)建相應的工業(yè)機器人。本文設計了一套機械模塊，來構(gòu)建不同類型的模塊化工業(yè)機器人，通過這些機械模塊既

2、可以構(gòu)建SCARA型工業(yè)機器人，也可以構(gòu)建垂直關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人，并對所提出模塊化工業(yè)機器人的運動學問題進行了一些初步的研究，提出了一個解決該模塊化工業(yè)機器人的運動學問題的有效計算方法。 模塊設計是模塊化工業(yè)機器人的最基本工作之一，結(jié)合已有的模塊化設計思想，將工業(yè)機器人分成若干個相互獨立的關(guān)節(jié)模塊，設計一套功能結(jié)構(gòu)相互獨立的模塊來構(gòu)建模塊化工業(yè)機器人，利用不同數(shù)量、不同種類的模塊來構(gòu)建構(gòu)型相異的模塊化工業(yè)機器人，既可以是水平作業(yè)的

3、SCARA型工業(yè)機器人，也可以是垂直作業(yè)的關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人。構(gòu)成模塊化工業(yè)機器人的各個模塊之間相互獨立，確保每一個主動模塊都是獨立的可實現(xiàn)單獨控制的機械單元，為了實現(xiàn)模塊間快速有效地安裝組合，模塊之間設計有快速連接分離的連接器，使模塊化工業(yè)機器人可以快速有效地實現(xiàn)重構(gòu)。 利用工具軟件Pro-E來對每個模塊的進行三維模型的建立，同時在Pro-E工作環(huán)境中構(gòu)建各個類型的模塊化工業(yè)機器人，分析各個工業(yè)機器人的運動干涉、動力學性能等，確

4、定各個模塊的最終結(jié)構(gòu)功能參數(shù)以及相應的系列化參數(shù)。并分析相應的模塊化工業(yè)機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能參數(shù)；結(jié)合機械設計相關(guān)知識，利用Pro-E軟件的測量分析功能模塊，對關(guān)鍵零部件的機械性能進行校核，提出相應的模塊優(yōu)化方案。 模塊化工業(yè)機器人的運動學問題主要包括正運動學和逆運動學兩個方面。正向運動學問題采用建立模塊的齊次變換坐標矩陣模塊庫的方法來解決，利用D-H參數(shù)變換法來求解出每一個模塊的坐標變換矩陣，然后根據(jù)重構(gòu)后工業(yè)機器人的模塊序列

5、(從基座到末端執(zhí)行器)，來逐個調(diào)用相應模塊的齊次變換矩陣，然后通過齊次變換矩陣之間相乘運算來求解相應的正運動學方程。對于模塊化工業(yè)機器人的逆向運動學問題，將模塊化工業(yè)機器人的正向運動學方程與末端位姿矩陣建立等式，采用聯(lián)立多項式的方法來求解模塊化工業(yè)機器人的逆向運動學方程。 最后，利用工具軟件Labview軟件對本文所提出的理論模型進行計算機模擬仿真，以驗證模塊化工業(yè)機器人的運動學的模型的正確性，并分析了其對末端執(zhí)行器的運動軌跡產(chǎn)