隔軸驅動機械手結構設計與開發(fā).pdf

1、隨著自動化生產行業(yè)對產品的質量和生產效率的要求越來越高，新型機械手廣泛應用到特定的自動化生產。本文設計了一種隔軸驅動機械手，完成該機械手的軌跡路徑規(guī)劃算法，并為該機械手設計了控制系統(tǒng)軟件。該機械手采用隔軸驅動的方式來驅動小臂和手腕的運動，將對應的驅動電機安裝于轉臂架上，即大臂旋轉中心軸附近，從而有效地減少整機的轉動慣量，釋放了關節(jié)處的空間，關節(jié)空間的釋放方便了手腕處二指張角手指下料管的結構設計。隔軸驅動機械手是對小型平面上下料機械手的創(chuàng)

2、新，可廣泛應用于各類形產品的擺放。本文研究內容分為以下幾個部分：
　　首先綜述了國內外上下料機械手在結構設計與機械手路徑規(guī)劃方面的現(xiàn)狀，并闡明了本論文的研究意義。
　　其次對隔軸驅動機械手進行了總體設計，通過建立隔軸驅動機械手坐標系和D-H參數(shù)，對機械手進行了正運動學與逆運動學的分析。通過對隔軸驅動機械手的動力學模型的簡化，結合工程設計軟件建立的機械手模型所計算的機械手質量屬性，再運用拉格朗日法建立隔軸驅動機械手動力學方程。

3、
　　在機械手逆運動學的基礎上研究了機械手的五次多項式軌跡規(guī)劃，軌跡函數(shù)滿足運動過程中位置，速度和加速度平滑變化的要求。本文基于遺傳算法研究了隔軸驅動機械手生產線上連續(xù)點位運動的TSP優(yōu)化問題。利用工程仿真軟件對機械手模型進行動力學的仿真與分析，輸出了末端一點的位移、速度以及加速度等數(shù)據以及各關節(jié)角速度、角加速度和力矩的變化曲線，再通過前文的理論進行驗證。
　　本文通過工程有限元分析軟件對隔軸驅動機械手的轉臂架和關節(jié)芯軸進行

4、了有限元分析，設計了手腕組件的結構，提出一種適應于球狀物體的二指張角手指下料管機構，實現(xiàn)了機械手在無拾取環(huán)節(jié)下的連續(xù)擺放的功能。利用拓撲優(yōu)化方法的變密度法對機械手大臂和小臂等關鍵部位進行了結構拓撲優(yōu)化，減少機械手結構質量，提高機械手的工作效率和定位精度。
　　最后為隔軸驅動機械手設計了專門的人機交互界面，在基本運動控制模塊通過運動函數(shù)來擴展機械手功能，通過離線編程模塊對機械手進行軌跡規(guī)劃，并對機械手進行虛擬仿真與實時監(jiān)控，根據運動