焊接机器人的本体设计及其精度分析

发布时间：2017-06-11 22:01

  本文关键词：焊接机器人的本体设计及其精度分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域得到广泛的应用,于此同时，焊接技术也获得了飞速发展，尤其是机器人焊接发展更为迅猛。 焊接机器人是提高工作效率、焊接质量以及改善工人工作环境的重要工具，所以它在现代焊接行业发挥着越来越重要的作用，应用也越来越广泛。本文对焊接机器人的本体结构、关节减速器及焊接精度进行了分析和研究。主要完成了以下几个方面的工作： 根据该焊接机器人的工作对象、焊接任务及性能要求，，在参考国内外焊接机器人先进机型的基础上，运用仿生学来确定该焊接机器人的杆件参数，并对该焊接机器人的本体结构布局及整机传动系统进行了设计。 完成了焊接机器人本体结构设计，通过静力学分析选择了合理的关节伺服电机以及同步带等传动零件，对谐波减速器进行了分析和设计，并重点分析了典型关节的具体连接形式。 将三维软件PROE中焊接机器人的模型导入有限元分析软件ANSYS中，对其进行整机模态分析，得到其固有频率，用于工作中避免共振，并为以后的结构优化提供理论基础。 对本文设计的机器人进行精度设计，首先应用微分变换法，建立了焊接机器人的误差模型，然后分析了各关节误差的敏感度，最后给出了制造公差和装配误差等精度综合的表达式。
【关键词】：焊接机器人 结构分析 微分变换法 精度设计
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP242;TG409
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 焊接机器人的发展和研究现状10-15
• 1.2.1 国内外的发展状况10-14
• 1.2.2 国内外的研究现状14-15
• 1.3 精度设计的研究综述15-16
• 1.4 课题研究的背景和意义16-17
• 1.5 本论文的研究内容17-18
• 第2章 焊接机器人构型和传动方案的设计18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 焊接机器人的基本设计参数18
• 2.3 焊接机器人构型设计18-24
• 2.3.1 焊接机器人手臂的构型设计19-20
• 2.3.2 焊接机器人手腕的构型设计20-21
• 2.3.3 焊接机器人总体方案设计21-22
• 2.3.4 基于仿生学的机器人尺寸22-24
• 2.4 焊接机器人传动方案设计24-27
• 2.4.1 驱动方式的选择24
• 2.4.2 机器人腰关节传动的设计24-25
• 2.4.3 机器人肩关节和肘关节传动的设计25-26
• 2.4.4 机器人腕部俯仰结构传动的设计26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 焊接机器人本体设计28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 焊接机器人的设计要求28
• 3.3 本体材料的选择28-29
• 3.4 传动装置中各部件型号的选型29-33
• 3.4.1 手腕回转传动中电机的选型29-30
• 3.4.2 手腕俯仰传动系统中同步带的设计30-33
• 3.5 谐波减速器的设计33-37
• 3.5.1 谐波齿轮的组成元件和工作原理33
• 3.5.2 谐波齿轮各元件的设计33-37
• 3.6 各模块的具体结构设计37-40
• 3.6.1 肩关节模块38
• 3.6.2 大臂模块38-39
• 3.6.3 腰部模块39
• 3.6.4 底座模块39-40
• 3.7 焊接机器人整机虚拟装配40-42
• 3.8 本章小结42-43
• 第4章 焊接机器人的模态分析43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 有限元软件介绍43-44
• 4.3 模态分析理论44-46
• 4.4 建模和加载46-47
• 4.5 模态计算结果的输出和分析47-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第5章 焊接机器人的精度设计51-67
• 5.1 引言51
• 5.2 机器人的误差建模51-61
• 5.2.1 机器人的位姿描述52-56
• 5.2.2 微分变换法在机器人位姿误差分析中的应用56-60
• 5.2.3 机器人位姿误差模型的建立60-61
• 5.3 焊接机器人的精度分析61-64
• 5.3.1 精度分析的意义61-62
• 5.3.2 机器人误差分析62-64
• 5.4 各关节误差对末端精度的敏感度分析64-65
• 5.5 焊接机器人的精度综合65-66
• 5.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

【参考文献】

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本文编号：442528