高频变压器绕线机器人的设计与分析

发布时间：2019-09-19 13:55

【摘要】：消费类电子产品的大量消费带动了高频变压器及其相关行业的快速发展。然而,受制于生产设备的更新滞后,小型高频变压器线圈、电感线圈的生产仍属于劳动密集型产业,人工劳动强度大且效率低。工业机器人技术的引入对对提高变压器绕线行业的整体竞争力有着重要的作用,同时对类似的存在升级潜力的行业都有着重要的借鉴意义。本课题以高频变压器绕线机器人的设计过程为研究内容,首先对高频变压器进行需求分析、确定了机器人的功能与性能参数随后提出机器人的设计方案;之后,建立机器人的运动学模型,获得了机器人的运动学正逆解并推导得到了雅克比矩阵;随后,使用MATLAB脚本语言对RVC工具箱二次开发设计了一种用于机器人工作空间可视化分析的工具箱;在此之后,使用ADAMS软件建立了绕线机器人虚拟样机,针对机器人典型工作位姿和工况进行了逆动力学分析;随后,建立了主要零部件的三维有限元分析模型,针对机器人可能的典型工况进行了强刚度分析,同时进行了绕线机器人在重力下的预应力模态分析;采用笛卡尔空间轨迹规划方法为绕线机器人指定了一种可行作业轨迹,使用MATLAB/SIMULTNK与ADAMS联合仿真得到各关节运动参数。最后,选定主要零部件的型号参数,进行控制系统的软硬件搭建,得到绕线机器人的物理样机,对其运行稳定性和非奇异位置重复性进行了试验,试验结果证明了设计方案的可行性。
【图文】：

绕线机,位姿,对象

OPTIONS)，其中，L 指已创建的连杆对象；options 指可以根据需要初始化。建立绕线机器人对象如下：SerialLink(L,'name','绕线','tool',t,'base',k)用 L 对象（连杆）构建了机器人对象，名称初始化为“绕阵；世界坐标系向基坐标系的变换矩阵为 k。步骤分别建立了连杆对象和机器人对象，完成了主体的实供的大量方法和属性，有必要对一些属性进行初始化。人对象的各个关节转动范围：0 -100 -209 -190 -210 -360]; 135 76 190 30 360];eg2rad(qlimd);eg2rad(qlimu);qlim=[qmin' qmax'];2rad 是角度单位转换函数，功能是将角度从角度制转换为中提供的函数是以弧度为运算单位导致的。

界面图,工作空间分析,界面,显示区

西安理工大学硕士学位论文本次研究采用的蒙特卡罗法除了具备不需要求解解析式的优点之外，还具备利于几何图解法使用的优点，数据结果通过代码可以直观的以图形方式显示，甚至更优于几何图解法，通过分层截面的算法可以显示三维各个截面上的分布情况。主程序界面主体可以分为上下两大部分，上下分别是图形显示区域和数据显示区域。而上半部分从左向右可以分成四列区域，分别是：绕线机器人工作空间轴测显示区、x-y平面投影显示区、x-z 平面投影显示区、机器人参数赋值区。其中，，工作空间显示区还具有设置样本点数和绘制、清除的功能，其中，‘绘制可达点分布三维图’功能通过图 4-5 的算法流程实现。机器人参数赋值区主要包含两类参数，分别是：DH 参数、关节运动范围，如图 4-7 所示，共 36 个参数通过‘可编辑文本框’配合取值程序在调用时从文本框中读取。程序界面的下半部分从左向右分别是：工作空间计算显示区域、x-y 平面投影包络矩形尺寸显示区域、x-z 平面投影包络举行尺寸显示区域以及工作空间包络长方体尺寸。这三个包络区域的数据是通过循环比较，在坐标轴的三个方向取最值来求解。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242

【参考文献】