工業(yè)碼垛機(jī)器人的軌跡優(yōu)化及結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)外的應(yīng)用越來越廣，作為工業(yè)機(jī)器人體系中的一個重要組成部分的碼垛機(jī)器人向高速化、重載化發(fā)展。以降低能耗、提升作業(yè)效率、增大系統(tǒng)剛度等為研究目的的碼垛機(jī)器人技術(shù)難題亟需解決。本課題依照銀馬實業(yè)公司免燒磚機(jī)生產(chǎn)線的作業(yè)特點，對其四自由度關(guān)節(jié)型工業(yè)碼垛機(jī)器人進(jìn)行調(diào)查分析，主要研究的內(nèi)容包括：通過ISIGHT平臺的軌跡與動力學(xué)優(yōu)化，可降低關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩，從而減少能耗；通過結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化，可降低整機(jī)重量，并為結(jié)構(gòu)定型提供指導(dǎo)。
　

2、　本研究在工業(yè)碼垛機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型建立中，為便于機(jī)構(gòu)分析，建立了三維虛擬機(jī)構(gòu)。運(yùn)用D-H法建立工業(yè)碼垛機(jī)器人的正運(yùn)動學(xué)模型。對機(jī)器人的逆運(yùn)動學(xué)進(jìn)行求解，得到逆運(yùn)動學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用Kane法建立動力學(xué)方程，推導(dǎo)出各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動力矩。為軌跡優(yōu)化及動力學(xué)優(yōu)化建立了數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)。此外，用Matlab軟件對其工作空間進(jìn)行模擬仿真，在此基礎(chǔ)上編寫了人機(jī)交互界面的參數(shù)化工作空間執(zhí)行程序，通過該程序可以簡單而快速得到該型工業(yè)碼垛機(jī)器人工作空間參

3、數(shù)和圖形。在工業(yè)碼垛機(jī)器人的軌跡優(yōu)化與動力學(xué)優(yōu)化中，軌跡規(guī)劃作為工業(yè)碼垛機(jī)器人工作中保證貨物取放與生產(chǎn)線間有序運(yùn)行的重要策略。課題用五次多項式在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行軌跡規(guī)劃。在此基礎(chǔ)上，提出以軌跡的時間分段點與各段關(guān)節(jié)角速度分配值共同作為變量，以關(guān)節(jié)加速度曲線的峰值最優(yōu)化為目標(biāo)，在Isight軟件平臺下調(diào)用Matlab程序模塊，優(yōu)化結(jié)果表明各關(guān)節(jié)加速度峰值明顯下降。然后將優(yōu)化后的軌跡方程代入正運(yùn)動學(xué)方程對其進(jìn)行仿真驗證，證明了優(yōu)化后軌跡的正確性