考虑运动副间隙的可控机构式焊接机器人动力学分析及控制研究

发布时间：2020-10-09 05:43

　　可控机构综合了闭环机构和开链机构的优点,运行速度高、承载能力强、控制简单且具有一定的柔性,很好地适应现代机械工业的发展需要。将“多自由度可控机构”应用到机器人机构领域,在振动大小、残余振动时间、工作速度、工作效率等方面都相对现行串联式机器人具有优势。然而,在使用过程中该类机器人有时会出现一种较大的异常振动,严重影响了其正常工作。因此,迫切需要对这类多自由度可控机构机构式机器人动态性能进行全面、深入的研究,发现这种异常振动的原因。而运动副间隙是影响机械系统平稳、高效、准确运行的一个关键因素。因此深入研究运动副间隙对可控机构式机器人动态性能的影响有一定的理论意义和实际工程价值。本文以一种可控机构式焊接机器人为研究对象,系统地对不考虑和考虑间隙状态下的机器人运动学和动力学进行了分析,并采用一定的控制方法,对间隙导致的末端位移误差进行了补偿。本文主要工作有以下几个方面:分析了可控机构式焊接机器人构型,利用D-H法则建立了其运动学模型,在此基础上,采用连续接触间隙副模型,并对该模型下考虑间隙机器人的运动学进行了分析,并与理想焊接机器人对比,得到考虑间隙状态下的机器人末端位置误差。采用三状态间隙模型,建立了考虑间隙的转动副模型,对不考虑和考虑间隙的可控机构式焊接机器人进行了动力学建模。对不考虑和考虑间隙状态下的机器人进行了动力学仿真和对比分析。分析了不同间隙大小、不同驱动速度、不同运动副材料下的考虑间隙的机器人动态响应,为该机器人装配精度选择,运动副材料选择,和工作速度范围选取提供一定的理论参考。建立了存在间隙非线性环节的机器人关节控制系统,采用粒子群优化算法对控制系统进行了参数识别。对机器人控制系统进行了仿真分析。结果表明,采用一定的控制方法,可以有效降低考虑间隙的可控机构式焊接机器人末端位移误差,提高机器人运行精度。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH112;TP242;TG409
【部分图文】：

焊接机器人

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焊接机器人

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焊接机器人

广西大学硕士学位论文逦考虑运动副间隙的可控机构式捍接机器人动力学分析及控制研究逡逑＿逡逑图１－３邋ＨＹ—１型焊接机器人逦图１－４邋ＳＲ６型机器人逦图１－５邋ＱＨ１６５点焊机器人逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋ＨＹ－１邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｒｏｂｏｔ逦Ｆｉｇ．邋１－４邋ＳＲ６邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｒｏｂｏｔ逦Ｆｉｇ．邋１－５邋ＱＨ邋１６５ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｒｏｂｏｔ逡逑目前，焊接机器人在我国各个领域已经有广泛的应用，尤其是汽车行业及汽车零配逡逑件生产企业中，在这些产业中具有非常高的应用占比率。此外，在金属制造，化工，电逡逑子电器食品加工等行业焊接机器人也有着广泛的应用［１３］。如图１－６所示为全国各行业对逡逑焊接机器人的需求量。焊接机器人在汽车工业中的广泛应用明显提高了汽车产业的生产逡逑效率和工艺水平，极大促进了工业发展和社会进步。逡逑，逦汽车行业逡逑食品丁．、丨ｋ逦３６％逡逑２％邋二‘逡逑橡胶及塑料行汽车零部件逡逑业逦＇：．．：心逦２３％逡逑７％逡逑金属制造业Ｙ逡逑８％逡逑图１－６各行业对焊接机器人需求逡逑Ｆｉｇ．邋１－６邋Ｔｈｅ邋ｄｅｍａｎｄ邋ｆｏｒ邋ｒｏｂｏｔｓ逡逑焊接机器人己经成为焊接工艺的未来发展方式。焊接机器人可以生成高质量，精确逡逑的焊缝，提高生产效率。机器人拥有较高的速度，且可以无中断工作，出错率极低，大逡逑大节省了生产过程中的劳动力成本。此外，焊接机器人让人类工作者远离了危险的焊接逡逑环境

【参考文献】