自驱动关节臂坐标测量机关节模块研究

发布时间：2023-03-11 03:27

　　传统的关节臂式坐标测量机因其测量范围广、便携性佳、测量空间开阔等特点被广泛应用于汽车、航空及其他机械制造领域。随着目前智能制造领域对仪器设备自动、在线以及大批量测量的要求提高,传统关节臂式坐标测量机因其所采用手动牵拉运动及测量的工作模式造成测量效率较低、路径规划不佳、主观性误差大、运动姿态及测量空间重复性受人为因素影响较大等问题而不能满足上述要求。本文在传统关节臂式坐标测量机研究成果基础上,结合现有工业机械臂的有益成果,提出了将含有无刷电机、谐波减速器结合精密轴系的关节替换现有关节臂测量机无动力关节,构成自驱动关节臂坐标测量机的构想,并围绕带有自驱动能力的关节模块展开研究,主要研究工作如下:论文首先介绍和分析了关节臂式坐标测量机国内外研究现状和所面临的问题,介绍了轻型机器臂的结构特点,与机械臂相比较,指出了在现有关节臂式坐标测量机技术基础上设计自驱动关节臂式坐标测量机的着重点。从理论和仿真两方面进行了自驱动关节臂关节模块构型设计。建立了自驱动关节臂式坐标测量机结构的简化模型,并以此建立了关于扭矩和加速度的力学模型,对整机尺寸以及各关节尺寸进行估算与器件初步选型;在此基础上应用虚拟样机技...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 关节式坐标测量机研究现状
    1.3 自驱动关节臂坐标测量机概念的提出
    1.4 课题来源、研究目的和意义及主要内容
第二章 自驱动关节臂坐标测量机关节模块结构设计
    2.1 模块构型设计
        2.1.1 关节臂式坐标测量机关节结构
        2.1.2 机械臂关节结构
        2.1.3 自驱动关机臂关节构型设计
    2.2 各关节模块力矩估算
        2.2.1 关节负载重力矩估算
        2.2.2 关节2、4、6负载惯性力矩估算
        2.2.3 关节1、3、5负载惯性力矩估算
    2.3 器件初步选型及尺寸估算
    2.4 本章小结
第三章 自驱动关节臂坐标测量机建模及仿真
    3.1 虚拟样机建模简介
    3.2 整机模型的建立
    3.3 圆柱理想模型仿真及验证
    3.4 关节性能仿真及选型优化
        3.4.1 关节阶跃函数启停仿真
        3.4.2 启停性能分析及选型优化
    3.5 本章小结
第四章 关节模块测控电路设计
    4.1 关节模块测控电路总体设计
    4.2 编码器电路设计
        4.2.1 光栅编码器选型
        4.2.2 信号处理电路设计
    4.3 恒力触发测头电路设计
    4.4 通讯电路设计
        4.4.1 电机驱动器通讯电路设计
        4.4.2 关节模块通讯电路设计
    4.5 本章小结
第五章 关节模块实验系统搭建及实验分析
    5.1 实验装置硬件设计
    5.2 实验装置软件设计
        5.2.1 下位机软件设计
        5.2.2 上位机软件设计
    5.3 重复性实验
        5.3.1 单方向重复性实验
        5.3.2 正反方向重复性实验
    5.4 关节标定及量块测量实验
    5.5 本章小结
第六章 总结及展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间学术活动及成果情况



本文编号：3759107