噴涂機(jī)器人連續(xù)3R斜交非球型手腕設(shè)計(jì)方法與實(shí)踐.pdf

1、本文以開發(fā)噴涂機(jī)器人專用、可實(shí)現(xiàn)3個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的手腕為目標(biāo)，深入系統(tǒng)地研究了一種具有3個(gè)連續(xù)回轉(zhuǎn)自由度的斜交非球型手腕的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定、控制平臺(tái)搭建等關(guān)鍵技術(shù)，并建造連續(xù)3R斜交非球型手腕樣機(jī)一臺(tái)。取得如下主要研究成果： 利用錐齒輪可以改變傳動(dòng)方向的特點(diǎn)，提出一種以分錐角為60°的錐齒輪構(gòu)造具有3個(gè)連續(xù)回轉(zhuǎn)自由度、中空結(jié)構(gòu)的斜交非球型手腕。中空結(jié)構(gòu)有利于保護(hù)從中穿過的油漆管、溶劑管、成型空氣管和

2、測(cè)速光纖等，而且在手腕轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不會(huì)引起內(nèi)部管路打結(jié)或折斷。該手腕結(jié)構(gòu)緊湊、慣量小、靈活度大，能實(shí)現(xiàn)三維空間內(nèi)的任意姿態(tài)，適合用于噴涂機(jī)器人。 基于圖論理論，建立連續(xù)3R斜交非球型手腕機(jī)械結(jié)構(gòu)的正則拓?fù)鋱D，并將構(gòu)成手腕的連桿分成支撐連桿和被支撐連桿。同時(shí)，引入虛擬連桿的概念，依據(jù)運(yùn)動(dòng)情況合理分解由被支撐連桿引起的廣義慣性力，應(yīng)用拉格朗日方程分別構(gòu)造由虛擬連桿和被支撐連桿引起的廣義慣性力，最后整合生成高效系統(tǒng)的手腕動(dòng)力學(xué)方程。在方

3、程中，被支撐連桿的耦合作用可以獨(dú)立系統(tǒng)地表示出來。 采用商用PLC及MP2300機(jī)器控制器為硬件平臺(tái)，搭建斜交非球型手腕6R噴涂機(jī)器人的控制系統(tǒng)，并開發(fā)了手腕運(yùn)動(dòng)控制程序 基于D-H參數(shù)模型，建立了連續(xù)3R斜交非球型手腕全參數(shù)誤差辨識(shí)模型，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。最后基于所建造的手腕樣機(jī)，用FARO激光跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量完成了手腕運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所建立連續(xù)3R斜交非球型手腕全參數(shù)誤差辨識(shí)模型的正確性和精度補(bǔ)償?shù)?/p>