考慮關(guān)節(jié)柔性的重載工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、當(dāng)前,在冶金、汽車、物流碼垛等眾多行業(yè)中,重載工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著生產(chǎn)要求的提高和工作環(huán)境的復(fù)雜化,工業(yè)機(jī)器人必須具有更高的負(fù)載能力、更好的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性以及更佳的速度、加速度等性能。因此,需要根據(jù)相關(guān)性能指標(biāo)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　然而,以往在對(duì)工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)將機(jī)器人的桿件和關(guān)節(jié)都認(rèn)為是剛性的。但是,對(duì)于重載工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō),關(guān)節(jié)柔性十分明顯。所以,在對(duì)重載工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)必須考慮關(guān)節(jié)柔性特性的影響。

2、r>　　本文主要研究在考慮關(guān)節(jié)柔性的影響下,對(duì)實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的一款澆鑄機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),以提高機(jī)器人的振動(dòng)性能指標(biāo)和靜剛度性能指標(biāo)。首先在ADAMS中建立了純剛體機(jī)器人仿真模型,采用添加虛擬物體、增加額外的轉(zhuǎn)動(dòng)副并定義力矩的方式表示出機(jī)器人的關(guān)節(jié)柔性特性;并和純剛性關(guān)節(jié)機(jī)器人模型進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了關(guān)節(jié)柔性對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能的影響。建立了機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)D-H坐標(biāo)系,對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,并推導(dǎo)出機(jī)器人的雅克比矩陣參數(shù)形式。
　

3、　其次,采用拉格朗日方法建立了含有關(guān)節(jié)柔性特性的機(jī)器人整體動(dòng)力學(xué)方程,分別得到機(jī)器人的連桿動(dòng)力學(xué)方程和電機(jī)動(dòng)力學(xué)方程。并且推導(dǎo)得到連桿動(dòng)力學(xué)方程中慣量矩陣的參數(shù)形式。根據(jù)多自由度系統(tǒng)的模態(tài)分析理論,推導(dǎo)出含有關(guān)節(jié)柔性的機(jī)器人系統(tǒng)振動(dòng)方程。使用ADAMS/Vibration振動(dòng)分析模塊在頻域內(nèi)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行振動(dòng)仿真分析,驗(yàn)證了機(jī)器人系統(tǒng)振動(dòng)方程的正確性。
　　然后,提出了衡量機(jī)器人振動(dòng)特性的性能指標(biāo),并結(jié)合機(jī)器人的靜剛度性能指標(biāo)、速度