一种应急机器人多功能末端属具系统研究

发布时间：2017-04-07 22:26

  本文关键词：一种应急机器人多功能末端属具系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文基于自主研发的应急机器人平台在特殊环境中的作业需求,对其末端属具操作系统展开了应用型研究,试制多功能末端属具样机并总结了一套基于有限元分析、结构优化和样机测试等现代设计方法的末端属具研究方法。研究课题来源于国防核能开发研究项目“***机器人系统研究”(12z g6102)。论文首先根据铰接式剪切原理对末端属具进行了机构分析,建立了三维结构模型,并分析了末端属具在剪切和扩张两种工况下的极限载荷对其整机静态特性的影响;根据设计及分析结果,制造了末端属具样机,并对其进行剪切、抓取、和扩张等功能测试,定位属具系统的潜在性能缺陷。在结合静力学分析结果及测试验证的基础上,对新型末端属具进行了基于拓扑优化的结构优化再设计,得出在剪切过程中剪切臂的传力路径及最佳材料分布,并改进末端属具的整体结构。通过改进前后整体结构对比分析,得出其整体质量减少了21.6%,弯曲应力减少了20.3%,提高了属具整体性能,并总结出一种新型末端属具的研究方法。
【关键词】：末端属具 结构设计 样机测试 结构优化
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-27
• 1.1 选题背景9-12
• 1.1.1 课题研究背景9-12
• 1.1.2 课题来源12
• 1.2 剪切类末端属具概述12-15
• 1.3 国内外剪切类末端属具的研究现状15-21
• 1.3.1 国外机器人末端属具研究概况16-18
• 1.3.2 国内机器人末端属具研究概况18-21
• 1.4 末端剪切属具的剪切原理21-25
• 1.5 论文研究的主要内容及意义25-27
• 1.5.1 论文研究目标25
• 1.5.2 论文研究内容25-26
• 1.5.3 课题的研究意义26-27
• 2 新型末端属具结构设计27-40
• 2.1 新型液压属具工作原理及特点27-28
• 2.1.1 新型末端属具工作原理27
• 2.1.2 新型末端属具的结构特点27-28
• 2.2 新型末端属具的主要机构组成28-30
• 2.2.1 主、副剪切臂的结构模型28-30
• 2.2.2 主、副刀片连接30
• 2.3 新型末端属具的基本参数30-36
• 2.3.1 末端属具剪切力计算31-34
• 2.3.2 末端属具机构分析34-36
• 2.4 新型末端属具的液压缸选型36-37
• 2.4.1 末端液压缸内径D的计算36
• 2.4.2 活塞杆直径d的计算36-37
• 2.5 新型末端属具整体模型37-39
• 2.6 本章小结39-40
• 3 末端属具零部件结构分析40-52
• 3.1 属具主剪切臂有限元分析40-44
• 3.1.1 主剪切臂三维实体模型建立40
• 3.1.2 主剪切臂有限元模型的建立40-41
• 3.1.3 主剪切臂载荷施加41-43
• 3.1.4 主剪切臂有限元结果分析43-44
• 3.2 副剪切臂有限元分析44-47
• 3.2.1 副剪切臂有限元模型建立44
• 3.2.2 副剪切臂载荷施加44-46
• 3.2.3 副剪切臂有限元计算结果分析46-47
• 3.3 属具液压缸连接轴有限元分析47-49
• 3.3.1 连接轴有限元模型建立47-48
• 3.3.2 连接轴载荷施加48
• 3.3.3 连接轴有限元计算结果分析48-49
• 3.4 主、副剪切臂铰接轴有限元分析49-51
• 3.4.1 主、副剪切臂铰接轴结构设计及有限元模型49-50
• 3.4.2 铰接轴有限元计算结果分析50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 4 新型末端属具样机加工、装配及测试52-57
• 4.1 新型末端属具样机加工52
• 4.2 末端属具样机装配及测试52-55
• 4.3 本章小结55-57
• 5 新型末端属具的结构优化57-75
• 5.1 结构优化的理论简介57-63
• 5.1.1 结构优化理论基础57-60
• 5.1.2 Opti Struct结构优化三要素60
• 5.1.3 Opti Struct迭代算法60-63
• 5.2 制造工艺约束63-64
• 5.3 剪切臂的结构拓扑优化64-67
• 5.3.1 指定剪切臂优化区域64-65
• 5.3.2 剪切臂拓扑优化参数设置65
• 5.3.3 结果分析65-67
• 5.4 末端属具结构优化设计67-73
• 5.5.1 优化末端模型的建立67-68
• 5.5.2 结构参数的设计研究68-71
• 5.5.3 优化后末端属具性能分析71-73
• 5.5 新型末端属具设计方法总结73
• 5.6 本章小结73-75
• 6 总结与展望75-77
• 6.1 研究总结75
• 6.2 研究主要创新点75-76
• 6.3 工作展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果83-84
• 附录——部分加工图纸84-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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