模塊化工業(yè)機器人設(shè)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(yīng)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(shè)計就不可改變，在工作環(huán)境和給定任務(wù)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(wù)和生產(chǎn)環(huán)境，來選擇不同模塊組合方式構(gòu)建相應(yīng)的工業(yè)機器人。本文設(shè)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(xué)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(xué)問題的有效計算方法。 模塊設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(xué)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(yīng)的系列化參數(shù)。并分析相應(yīng)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(shè)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(yīng)的模塊優(yōu)化方案。 模塊化工業(yè)機器人的運動學(xué)問題主要包括正運動學(xué)和逆運動學(xué)兩個方面。正向運動學(xué)問題采用建立模塊的齊次變換坐標(biāo)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(biāo)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(yīng)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(yīng)的正運動學(xué)方程。對于模塊化工業(yè)機器人的逆向運動學(xué)問題，將模塊化工業(yè)機器人的正向運動學(xué)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(xué)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(xué)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)