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

1、工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(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)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。它是集運動學(xué)與動力學(xué)理論、機械設(shè)計與制造技術(shù)、計算機硬件與軟件技術(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。機器人技術(shù)的研究與開發(fā)標(biāo)志著一個國家科學(xué)技術(shù)的水平，而機器人在各種工業(yè)領(lǐng)域的普及應(yīng)用，則顯

2、示了這個國家的經(jīng)濟和科技發(fā)展的綜合實力。
　　 機器人技術(shù)是多學(xué)科的綜合運用，在眾多類型機器人中，平面關(guān)節(jié)型機器人在平面內(nèi)的運動具有較大的柔性，沿升降軸的運動具有很強的剛性，非常適合應(yīng)用于搬運、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)型機器人結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，重點研究了四自由度平面關(guān)節(jié)型機器人結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化的問題。
　　 首先，以Pro/E軟件為基礎(chǔ)，對平面關(guān)節(jié)型機器人總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。在結(jié)

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

4、，對機器人進(jìn)行運動學(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器人設(shè)計的合理性，以及觀察機器人結(jié)構(gòu)在運動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)計和驗證設(shè)計方案的合理性。
　　 最后，通過對伺服系統(tǒng)的各種形式、電機性能進(jìn)行分析比較，根據(jù)系統(tǒng)對快速響應(yīng)、平穩(wěn)工作的要求，對平面關(guān)節(jié)型機器人各個關(guān)節(jié)傳動方式、交流伺服電機、減速器進(jìn)行計算選擇，從而機器人系統(tǒng)設(shè)計