基于動力學(xué)的HMD80型碼垛機器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著制造業(yè)向高度自動化和智能化方向轉(zhuǎn)型，用碼垛機器人系統(tǒng)代替工人進行繁重的碼垛作業(yè)任務(wù)已成為必然的發(fā)展趨勢。而碼垛任務(wù)高速、重載的特點讓碼垛機器人的動力學(xué)性能成為其設(shè)計階段需要考慮的關(guān)鍵指標(biāo)。因此對碼垛機器人進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以提升其動力學(xué)性能，對于碼垛機器人的設(shè)計研發(fā)具有很大的工程技術(shù)意義。
　　本文在對HMD80型碼垛機器人進行動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，通過對該型機器人的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和平衡機構(gòu)設(shè)計，力圖減小機器人垂直和水平移動關(guān)節(jié)的全域驅(qū)

2、動力峰值。
　　首先，在分析機器人串并混聯(lián)特性的基礎(chǔ)上，引入動態(tài)基坐標(biāo)系的概念，并結(jié)合D-H參數(shù)法建立其運動學(xué)方程。經(jīng)過解耦分析，建立了機器人各運動部件的坐標(biāo)變換矩陣，并在此基礎(chǔ)上，利用拉格朗日方法建立該型機器人的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型。
　　其次，以機器人的垂直和水平移動關(guān)節(jié)全域驅(qū)動力峰值為性能評價指標(biāo)，以機器人的速度指標(biāo)、工作空間指標(biāo)和強度指標(biāo)等作為約束條件，對機器人平面運動機構(gòu)的長度尺寸進行優(yōu)化。建立了尺寸優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并運用

3、遺傳算法對優(yōu)化模型進行分析求解。
　　在上述尺寸優(yōu)化的基礎(chǔ)上，分析該型機器人的偏重力對垂直移動關(guān)節(jié)驅(qū)動力的影響，根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計出平衡機構(gòu)中彈簧的各項參數(shù)。并分析了加入彈簧平衡機構(gòu)后垂直移動關(guān)節(jié)驅(qū)動力的削減幅度。
　　在對機器人進行靜態(tài)剛度分析的基礎(chǔ)上，對小臂側(cè)板進行拓撲優(yōu)化設(shè)計，以提升其剛度性能。并對優(yōu)化前后的小臂側(cè)板進行剛度分析和模態(tài)及振型分析，驗證拓撲優(yōu)化的可行性。
　　最后，利用原有樣機，設(shè)計動力學(xué)實驗，驗證了