SCARA装配机器人传动结构优化及其误差分析
发布时间：2021-02-28 10:40
现代制造业越来越需要深化新型工业化产业化的同步发展,而新型工业化就标志着对装配机器人的应用和普及更加广泛,而其中最核心的性能就是装配机器人的精度参数,尤其是重复定位精度。所以对于装配精度尤其是高速工况下的误差的研究,探索误差因素和影响就极其重要。本文针对SCARA关节机器人内部传动结构进行优化,并计算综合误差,具体工作内容如下:1.本文详细介绍和分析了SCARA机器人常见的传动结构,对比后在此基础上进行优化,得到一种新型SCARA机器人传动结构,简化后的传动结构减少了同步带的传动误差,提高了运动性能。然后系统地介绍了描述机器人连杆关系的D-H矩阵建立方法及相关的位置参数定义。通过对比国内外SCARA机器人的研究现状,总结了各种计算机器人静态和动态误差的分析模型,确定了本文的误差计算方法。2.采用分析计算与软件仿真相结合的方法,针对SCARA机器人的实际工况,在Solidworks中建立机器人三维本体模型。在此基础上在Matlab Robotics工具箱中建立机器人连杆模型,针对不同的关节转角和轨迹进行运动学验证计算正解和逆解,并对机器人进行轨迹规划。建立运动学误差模型后,对负载下大臂和...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生产线的装配机器人和DELTA装配机器人在种类众多的装配机器人中，SCARA工业机器人占据了重要的份额，其诞生至今
SCARA装配机器人传动结构优化及其误差分析2图1.1生产线的装配机器人和DELTA装配机器人在种类众多的装配机器人中，SCARA工业机器人占据了重要的份额，其诞生至今已有四十余年[6]，其优点有结构紧凑、动作灵活，速度快、位置精度高。SCARA水平机器人是目前装配作业中最为广泛使用的机器人。目前电子产品生产流程中，装配环节要求日益增高，需要更加地高速和高精度，更加地高效和准确。所以未来装配机器人的发展方向关键在于提高高速装配机器人的精度[7]，提高产品质量，提高加工过程的可靠性，从而增强相关企业的竞争力。如果提升机器人的装配精度，就可以使机器人满足各种精密复杂装配的需求，同时提高了生产效率和精度，对于提高产品的精度和附加生产值具有重要的作用。图1.2EPSON壁挂式SCARA机器人在此背景下，相关研究工作应运而生，本课题来源于北京易拓智谱机器人公司的SCARA机器人生产项目，为常见SCARA机器人的基础上进行结构优化的产品。SCARA机器人是一种平面关节型的装配机器人，具有水平面内移动抓取的功能，滚珠丝杠和花键轴在垂直方向上做伸缩和旋转运动。它的平面转动关节具有顺应性，适合于平面定位、垂直方向安装的装配任务。对于高精度的产品来说，微小的误差就可能导致产品不合格，例如装配手表中0.02mm的误差就可能导致产品的失败。但是
咎?摺Ｄ敲蠢?煤肧CARA装配机器人，就会大大提升效率和精确度，同时也能降低成本。近年来，虚拟现实技术作为机器人发展的一个新方向[8]，在仿真环境中模拟物理样机和环境，已成为近年来出现的一项新技术。它可以模拟工业机器人的实际工作状态，检查是否存在结构误差和运动误差，并校核设计的可行性。图形仿真仿真结果可以用图形和视觉表达，也可以得到一些工业机器人运动控制规律，同时减少了实际调试条件，增强仿真效率。本文利用MATLAB工具箱和ADAMS刚体仿真软件对虚拟样机进行了仿真，得到各种因素对误差的影响结果。图1.3SCARA机器人在精密装配中的应用对于负载工况下机器人的装配流程，如何提高精度，尤其是高速工况下的定位精度和重复定位精度，这对于提高机器人的工作能力显得尤为关键。例如在高速负载的工况下，尽量减少惯性力和负载造成的连杆柔性变形以提高精度，并计算出对应的动态误差进行补偿就尤为重要。如通过选购“力矩传感器”配件[9]，机器人可以自主测量扭矩变形，无需人工校准，节省了时间提高了企业的生产效率。总之对于高速工况下的装配机器人的综合精度分析，考虑连杆柔性变形，并建立综合误差模型就显得尤为重要。1.3SCARA机器人研究现状及误差计算方法1.3.1SCARA机器人发展现状装配机器人在国外的发展研究[10]，特别是在美国，日本，德国，传统制造业作为代表的工业强国，已经发展多年，具有雄厚的经济实力和丰富的制造业经验。国外研究者始终占据着技术创新领域的领先地位，他们对复杂的机械精度和运行精度进行了深入的研究。这些国家研究生产装配机器人的水平，无论在质量或数量上都占据着主导地位，这对中国的制造业发展是很不利的[11]。近年来，在中国的一些学者已经意识到机器人装配精度的重要性，开展了大量?
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度串联机器人动态误差分析[J]. 侯小雨,朱华炳,王鲁平. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(03)
[2]MATLAB Robotics在机器人设计中的应用简析[J]. 肖勇,康献民,高勇,丁亮. 机械工程师. 2016(11)
[3]SCARA机器人结构改进与仿真分析[J]. 王鹏,张良安,单家正. 现代制造工程. 2015(12)
[4]爱普生机器人,中国市场领风骚[J]. 伺服控制. 2015(Z4)
[5]蔡鹤皋机器人及机电一体化技术专家[J]. 蔡鹤皋,小城. 航空制造技术. 2014(Z2)
[6]基于振动力学的滚珠丝杠副精度可靠性的研究[J]. 黄露郎,王科社,查初亮. 机械工程师. 2014(09)
[7]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[8]SCARA机器人的拉格朗日动力学建模[J]. 崔敏其. 机械设计与制造. 2013(12)
[9]浅析工业机器人的发展与现状[J]. 蔡军,王欣. 科技风. 2013(21)
[10]中国工业机器人发展的若干问题[J]. 蔡自兴,郭璠. 机器人技术与应用. 2013(03)
硕士论文
[1]基于MATLAB和ADAMS的机械臂的轨迹规划与协调控制[D]. 孙铭.北京化工大学 2015
[2]串联机器人多误差因素影响下定位精度分析及其误差补偿[D]. 王鲁平.合肥工业大学 2015
[3]6R工业机器人运动仿真与轨迹规划[D]. 尹媛媛.合肥工业大学 2015
[4]类SCARA动平台可连续回转并联机器人机构的误差分析[D]. 韩潇.河北工业大学 2013
[5]低载荷工业机器人机械系统的虚拟设计[D]. 孔红兵.南京信息工程大学 2012
[6]高速SCARA工业机器人的静态误差和动态误差模型研究[D]. 苏萌.浙江大学 2012
[7]机器人用RV减速器动力学性能分析[D]. 姜振波.大连交通大学 2010
[8]串联机器人位姿误差的综合分析[D]. 费晓光.东北大学 2009
[9]SCARA机器人小臂结构特性分析[D]. 张红.天津大学 2008
[10]基于ADAMS平台的柔性体仿真理论的若干研究[D]. 戴洪光.合肥工业大学 2008
本文编号：3055732
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生产线的装配机器人和DELTA装配机器人在种类众多的装配机器人中，SCARA工业机器人占据了重要的份额，其诞生至今
SCARA装配机器人传动结构优化及其误差分析2图1.1生产线的装配机器人和DELTA装配机器人在种类众多的装配机器人中，SCARA工业机器人占据了重要的份额，其诞生至今已有四十余年[6]，其优点有结构紧凑、动作灵活，速度快、位置精度高。SCARA水平机器人是目前装配作业中最为广泛使用的机器人。目前电子产品生产流程中，装配环节要求日益增高，需要更加地高速和高精度，更加地高效和准确。所以未来装配机器人的发展方向关键在于提高高速装配机器人的精度[7]，提高产品质量，提高加工过程的可靠性，从而增强相关企业的竞争力。如果提升机器人的装配精度，就可以使机器人满足各种精密复杂装配的需求，同时提高了生产效率和精度，对于提高产品的精度和附加生产值具有重要的作用。图1.2EPSON壁挂式SCARA机器人在此背景下，相关研究工作应运而生，本课题来源于北京易拓智谱机器人公司的SCARA机器人生产项目，为常见SCARA机器人的基础上进行结构优化的产品。SCARA机器人是一种平面关节型的装配机器人，具有水平面内移动抓取的功能，滚珠丝杠和花键轴在垂直方向上做伸缩和旋转运动。它的平面转动关节具有顺应性，适合于平面定位、垂直方向安装的装配任务。对于高精度的产品来说，微小的误差就可能导致产品不合格，例如装配手表中0.02mm的误差就可能导致产品的失败。但是
咎?摺Ｄ敲蠢?煤肧CARA装配机器人，就会大大提升效率和精确度，同时也能降低成本。近年来，虚拟现实技术作为机器人发展的一个新方向[8]，在仿真环境中模拟物理样机和环境，已成为近年来出现的一项新技术。它可以模拟工业机器人的实际工作状态，检查是否存在结构误差和运动误差，并校核设计的可行性。图形仿真仿真结果可以用图形和视觉表达，也可以得到一些工业机器人运动控制规律，同时减少了实际调试条件，增强仿真效率。本文利用MATLAB工具箱和ADAMS刚体仿真软件对虚拟样机进行了仿真，得到各种因素对误差的影响结果。图1.3SCARA机器人在精密装配中的应用对于负载工况下机器人的装配流程，如何提高精度，尤其是高速工况下的定位精度和重复定位精度，这对于提高机器人的工作能力显得尤为关键。例如在高速负载的工况下，尽量减少惯性力和负载造成的连杆柔性变形以提高精度，并计算出对应的动态误差进行补偿就尤为重要。如通过选购“力矩传感器”配件[9]，机器人可以自主测量扭矩变形，无需人工校准，节省了时间提高了企业的生产效率。总之对于高速工况下的装配机器人的综合精度分析，考虑连杆柔性变形，并建立综合误差模型就显得尤为重要。1.3SCARA机器人研究现状及误差计算方法1.3.1SCARA机器人发展现状装配机器人在国外的发展研究[10]，特别是在美国，日本，德国，传统制造业作为代表的工业强国，已经发展多年，具有雄厚的经济实力和丰富的制造业经验。国外研究者始终占据着技术创新领域的领先地位，他们对复杂的机械精度和运行精度进行了深入的研究。这些国家研究生产装配机器人的水平，无论在质量或数量上都占据着主导地位，这对中国的制造业发展是很不利的[11]。近年来，在中国的一些学者已经意识到机器人装配精度的重要性，开展了大量?
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度串联机器人动态误差分析[J]. 侯小雨,朱华炳,王鲁平. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(03)
[2]MATLAB Robotics在机器人设计中的应用简析[J]. 肖勇,康献民,高勇,丁亮. 机械工程师. 2016(11)
[3]SCARA机器人结构改进与仿真分析[J]. 王鹏,张良安,单家正. 现代制造工程. 2015(12)
[4]爱普生机器人,中国市场领风骚[J]. 伺服控制. 2015(Z4)
[5]蔡鹤皋机器人及机电一体化技术专家[J]. 蔡鹤皋,小城. 航空制造技术. 2014(Z2)
[6]基于振动力学的滚珠丝杠副精度可靠性的研究[J]. 黄露郎,王科社,查初亮. 机械工程师. 2014(09)
[7]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[8]SCARA机器人的拉格朗日动力学建模[J]. 崔敏其. 机械设计与制造. 2013(12)
[9]浅析工业机器人的发展与现状[J]. 蔡军,王欣. 科技风. 2013(21)
[10]中国工业机器人发展的若干问题[J]. 蔡自兴,郭璠. 机器人技术与应用. 2013(03)
硕士论文
[1]基于MATLAB和ADAMS的机械臂的轨迹规划与协调控制[D]. 孙铭.北京化工大学 2015
[2]串联机器人多误差因素影响下定位精度分析及其误差补偿[D]. 王鲁平.合肥工业大学 2015
[3]6R工业机器人运动仿真与轨迹规划[D]. 尹媛媛.合肥工业大学 2015
[4]类SCARA动平台可连续回转并联机器人机构的误差分析[D]. 韩潇.河北工业大学 2013
[5]低载荷工业机器人机械系统的虚拟设计[D]. 孔红兵.南京信息工程大学 2012
[6]高速SCARA工业机器人的静态误差和动态误差模型研究[D]. 苏萌.浙江大学 2012
[7]机器人用RV减速器动力学性能分析[D]. 姜振波.大连交通大学 2010
[8]串联机器人位姿误差的综合分析[D]. 费晓光.东北大学 2009
[9]SCARA机器人小臂结构特性分析[D]. 张红.天津大学 2008
[10]基于ADAMS平台的柔性体仿真理论的若干研究[D]. 戴洪光.合肥工业大学 2008
本文编号：3055732
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