可重构夹具机器人的结构设计及运动分析
本文选题:夹具机器人 + 运动学建模 ; 参考:《天津理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:夹具在汽车生产线中发挥着越来越重要的作用,应用越来越广泛,可移动的夹具在实际生产中是提高汽车生产线效率的一个重要因素。本文根据项目实际要求结合本课题组的研究内容,设计了一款新型的五自由度可重构夹具机器人,并对构建的可重构夹具机器人的运动学进行分析等,主要做了以下几个部分的工作。首先对夹具机器人的国内外发展现状进行分析,了解传统工装夹具与工业机械手的发展水平,了解传统工装夹具与工业机械手各自优点,为机器人结构设计奠定了理论基础。根据夹具机器人的工作对象、项目要求以及工况要求,在参考了国内外已有成熟的夹具机器人的基础上设计了一款新型的可重构夹具机器人,应用Solidworks对其建模并对夹具机器人的主体及夹具末端总成的驱动装置进行选型并进行参数校核,并通过Ansys中Workbench模块对可重构夹具机器人主体及其末端总成的关键受力部件进行静力学分析。其次通过D-H建模方法对可重构夹具机器人主体进行了运动学建模,得到了其运动学的正解,同时通过改进遗传算法解决了可重构夹具机器人主体逆解不唯一的情况,并得到最优解。在Matlab环境下,基于Robotics Toolbox工具箱,结合夹具机器人相关参数,建立夹具机器人三维模型,利用蒙特卡洛法计算出工作空间,为确定机器人构型及各部分尺寸提供了理论依据。最后应用关节插值法,对比分析笛卡尔空间轨迹规划与关节插值空间轨迹规划的优缺点,应用3次多项式插值法对夹具机器人主体进行运动轨迹规划与分析,规划的结果显示出运动过程的实时情况,得到主体末端关节的三维运动轨迹曲线以及各关节在一定时间内角位移及角速度的曲线,验证了夹具机器人设计的可靠性和稳定性,为今后进一步设计研究创造了良好的基础。
[Abstract]:Fixture plays a more and more important role in automobile production line, and its application is more and more extensive. Movable fixture is an important factor to improve the efficiency of automobile production line in actual production. According to the actual requirements of the project and the research contents of our group, a new reconfigurable fixture robot with five degrees of freedom is designed, and the kinematics of the reconfigurable fixture robot is analyzed. Mainly do the following parts of the work. Firstly, the development status of jig robot at home and abroad is analyzed, the development level of traditional fixture and industrial manipulator is understood, and the advantages of traditional fixture and industrial manipulator are understood, which lays a theoretical foundation for the structure design of robot. According to the working object, project requirement and working condition requirement of jig robot, a new reconfigurable fixture robot is designed on the basis of referring to the domestic and foreign mature jig robot. Solidworks is used to model the fixture robot and the driving device of the fixture end assembly is selected and the parameters are checked. The static analysis of the main body of reconfigurable fixture robot and the key components of its end assembly is carried out by Workbench module in Ansys. Secondly, the kinematics modeling of the reconfigurable fixture robot is carried out by D-H modeling method, and the positive kinematics solution is obtained. At the same time, the inverse solution of the reconfigurable fixture robot is solved by the improved genetic algorithm. The optimal solution is obtained. In the Matlab environment, based on the Robotics Toolbox toolbox and the related parameters of the fixture robot, the 3D model of the fixture robot is established, and the workspace is calculated by Monte Carlo method, which provides a theoretical basis for determining the configuration of the robot and the dimensions of each part. Finally, the advantages and disadvantages of Cartesian space trajectory planning and joint interpolation space trajectory planning are analyzed by using joint interpolation method, and the motion trajectory planning and analysis of the main body of fixture robot are carried out by using the cubic polynomial interpolation method. The results of the planning show the real-time situation of the motion process. The three-dimensional motion trajectory curve of the main body end joint and the curve of the angular displacement and angular velocity of each joint in a certain time are obtained. The reliability and stability of the jig robot design are verified. It has created a good foundation for further design and research in the future.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP242
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 钟勇,朱建新;机器人工作空间求解的新方法[J];凿岩机械气动工具;2003年04期
2 段齐骏;机器人工作空间配置的可靠性规划[J];机械科学与技术;2004年02期
3 钟勇,朱建新;一种新的机器人工作空间求解方法[J];机床与液压;2004年04期
4 张培艳,吕恬生,宋立博;排球机器人动作规划方法研究[J];机床与液压;2004年06期
5 曹毅,王树新,李群智;基于随机概率的机器人工作空间及其面积求解[J];制造业自动化;2005年02期
6 胡磊;刘文勇;王豫;栾胜;;骨科机器人空间设计方法研究[J];机器人;2006年04期
7 石磊;;松协调下双臂机器人的协作工作空间计算[J];微计算机信息;2007年24期
8 许卫斌;平雪良;应再恩;杜永忠;李正洋;;6R型串联机器人工作空间快速求解方法[J];机械设计;2013年06期
9 王兴海,周迢;机器人工作空间的数值计算[J];机器人;1988年01期
10 郭明,周国斌;多关节机器人工作空间的分析与评价方法[J];机器人;1988年04期
相关会议论文 前6条
1 范守文;徐礼钜;;机器人工作空间分析的解析法[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
2 殷子强;张广军;袁新;赵慧慧;吴林;;人机交互式机器人弧焊再制造系统设计[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
3 范波涛;闫成新;;喷浆机器人灵巧度分析[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
4 海丹;刘玉鹏;郑志强;;四轮全向机器人的设计与控制方法[A];2005中国机器人大赛论文集[C];2005年
5 高理富;宋宁;;Puma控制器改造中的控制算法探究[A];2003年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2003年
6 徐晓;翟敬梅;谢存禧;;机器人柔性装配单元的设计[A];第十届粤港机电工程技术与应用研讨会暨梁天培教授纪念会文集[C];2008年
相关博士学位论文 前10条
1 蒋峻;具有力感知的腹腔镜微创手术从动机器人的研究[D];上海交通大学;2014年
2 管小清;冗余度涂胶机器人关键技术研究[D];北京理工大学;2015年
3 李腾飞;笼养蛋鸡健康行为监测机器人系统研究[D];中国农业大学;2016年
4 李睿;机器人柔性制造系统的在线测量与控制补偿技术[D];天津大学;2014年
5 赵燕鹏;长骨骨折精准手术机器人系统研究[D];中国人民解放军医学院;2016年
6 黄彪;枇杷剪枝机器人关键技术的研究[D];华南理工大学;2016年
7 陈健;面向动态性能的工业机器人控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
8 杜亮;六自由度工业机器人定位误差参数辨识及补偿方法的研究[D];华南理工大学;2016年
9 聂华;具柔性脊柱的四足机器人结构优化与控制[D];华中科技大学;2016年
10 韩金华;护士助手机器人总体方案及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 郑为凑;轻工包装机器人专用运动控制系统研究[D];江南大学;2015年
2 齐龙;基于视觉的6自由度机器人焊接控制研究[D];燕山大学;2015年
3 彭真;典型工况下四自由度高速重载机器人起动特性的研究[D];燕山大学;2015年
4 赵登步;基于机器视觉的SCARA机器人快速定位控制系统的研究与开发[D];江南大学;2015年
5 邱焕能;机器人操作臂控制驱动系统研究[D];华南理工大学;2015年
6 王权;基于大臂并联的四自由度机器人结构设计与研究[D];郑州轻工业学院;2015年
7 翟美新;基于李群李代数的机器人运动特性分析与研究[D];南京理工大学;2015年
8 BUI HUU TOAN;智能服务机器人控制系统研究与实现[D];南京理工大学;2015年
9 高君涛;工业码垛机器人的轨迹优化及结构拓扑优化设计[D];西安建筑科技大学;2015年
10 姜柏森;一种变几何桁架机器人运动学建模及轨迹规划算法[D];上海交通大学;2015年
,本文编号:1964230
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/1964230.html