核辐射环境下自动换装液压机械手的结构设计与分析
发布时间：2021-05-22 16:41
目前,在一些核设施退役和核泄漏场所,发生事故主要是通过采用没有屏蔽装置的机械手或机器人进行有限作业。针对不同的核辐射环境,对机器人末端执行器的快速自动更换过程进行分析研究,设计了一种机器人末端快换装置,包括连杆、内置液压缸、锥形卡扣、连接轴、内外壳、末端执行器连接体,提高了机器人末端执行器的换装效率以及换装可靠性,且在满足工作需求的前提下,使其结构简单便于生产制造。本文首先根据研究国内外发展现状,分析出存在的问题,提出一种新的快换装置的改进方案。然后介绍了机器人末端执行器快换装置的工作原理及组成,综合考虑各种传动方式的优缺点,初步选定了输出驱动方式为液压后,结合机械设计手册查找相关的设计参数,对机器人快换装置进行了结构设计与计算。接着在设计的基础上,建立了机械手整体结构的示意图,对机械手整体和各个构件进行姿态分析,求出每一活动构件相对于前一构件的位置矢量和姿态矩阵,从理论上分析了机械手的运动过程。再在三维软件Creo上建立快换装置和机械手整体的三维模型,通过姿态分析,利用Creo的机构模块分别对快换装置与工具端和机器人整体进行仿真分析,规划出机械手运动轨迹,通过运动轨迹结合速度、加速度...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外机械手发展历程
1.2.2 国内机械手发展历程
1.3 课题的提出及研究内容
1.3.1 课题的提出
1.3.2 本文研究内容
1.4 本章小结
第2章 快换装置的结构设计方案
2.1 快换装置的工作原理
2.2 末端执行器更换过程
2.3 快换装置的系统组成
2.4 快换传动的选择
2.5 快换装置结构设计要求
2.6 快换装置的零部件设计
2.6.1 传动模块液压缸的设计
2.6.2 密封设计
2.6.3 输出机构的设计
2.6.4 销轴的强度校核
2.7 本章小结
第3章 机械手运动姿态及快换装置运动仿真分析
3.1 机械手主要技术指标
3.2 机械手整体姿态分析
3.3 机械手各个构件的姿态分析
3.4 机械人整体运动仿真
3.5 快换装置与工具端运动仿真
3.6 本章小结
第4章 快换装置零部件的受力分析及实验方案
4.1 连杆的受力分析
4.1.1 连杆材料属性定义及网格划分
4.1.2 连杆的边界条件设置和分析结果
4.2 锥形卡扣的受力分析
4.2.1 锥形卡扣材料属性定义及网格划分
4.2.2 锥形卡扣的边界条件设置和分析结果
4.3 连接轴的受力分析
4.3.1 连接轴材料属性定义及网格划分
4.3.2 连接轴的边界条件设置和分析结果
4.4 内壳的受力分析
4.4.1 内壳材料属性定义及网格划分
4.4.2 内壳的边界条件设置和分析结果
4.5 机器人末端执行器快换装置实验步骤
4.6 机器人末端执行器快换装置实现功能
4.7 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于工程机械液压系统故障分析研究[J]. 李新淼. 轻工科技. 2020(03)
[2]浅谈机械手的发展趋势[J]. 张籴. 时代汽车. 2019(08)
[3]一种机器人末端快换装置设计[J]. 荣莉,黎少海,付理想,龚冬梅. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2019(02)
[4]机器人快换装置发展综述[J]. 卢明志. 时代农机. 2019(02)
[5]一种机器人末端工具快换装置及其仿真分析[J]. 廖堃宇,刘满禄,张俊俊,张华. 制造业自动化. 2018(08)
[6]工业机器人工具快速更换装置研究[J]. 杨建军. 南方农机. 2018(15)
[7]国内外核应急医学救援装备建设与发展情况概要[J]. 常旺,陈福兴,刘晓荣. 职业与健康. 2017(20)
[8]基于核安全的核能发展重点问题[J]. 董毅漫,李光辉,曲云欢. 环境保护. 2017(18)
[9]工业机器人快换装置的安装与调试[J]. 颜玮. 山东工业技术. 2016(19)
[10]全自动快换装置快速接头技术综述[J]. 汤志东,贠超. 浙江大学学报(工学版). 2017(03)
硕士论文
[1]机器人末端工具快速更换装置的研究[D]. 廖堃宇.西南科技大学 2018
[2]机器人末端工具快换装置的设计及优化[D]. 李娜.山东大学 2017
[3]遥操作拆除机器人工作装置的设计与研究[D]. 蒋君.西南科技大学 2016
[4]我国早期机器人知识的传播与产业政策的发展[D]. 张昕妍.内蒙古师范大学 2016
[5]履带式防辐射挖掘机直线行驶与越障性能研究[D]. 张德.南华大学 2015
[6]防辐射挖掘机安全作业舱辐射屏蔽特性及优化设计研究[D]. 孙毅成.南华大学 2015
[7]空间可更换工具末端执行器的优化及其工具更换研究[D]. 李银鑫.哈尔滨工业大学 2012
[8]机器人作业工具快速更换技术[D]. 陈有权.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3201330
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外机械手发展历程
1.2.2 国内机械手发展历程
1.3 课题的提出及研究内容
1.3.1 课题的提出
1.3.2 本文研究内容
1.4 本章小结
第2章 快换装置的结构设计方案
2.1 快换装置的工作原理
2.2 末端执行器更换过程
2.3 快换装置的系统组成
2.4 快换传动的选择
2.5 快换装置结构设计要求
2.6 快换装置的零部件设计
2.6.1 传动模块液压缸的设计
2.6.2 密封设计
2.6.3 输出机构的设计
2.6.4 销轴的强度校核
2.7 本章小结
第3章 机械手运动姿态及快换装置运动仿真分析
3.1 机械手主要技术指标
3.2 机械手整体姿态分析
3.3 机械手各个构件的姿态分析
3.4 机械人整体运动仿真
3.5 快换装置与工具端运动仿真
3.6 本章小结
第4章 快换装置零部件的受力分析及实验方案
4.1 连杆的受力分析
4.1.1 连杆材料属性定义及网格划分
4.1.2 连杆的边界条件设置和分析结果
4.2 锥形卡扣的受力分析
4.2.1 锥形卡扣材料属性定义及网格划分
4.2.2 锥形卡扣的边界条件设置和分析结果
4.3 连接轴的受力分析
4.3.1 连接轴材料属性定义及网格划分
4.3.2 连接轴的边界条件设置和分析结果
4.4 内壳的受力分析
4.4.1 内壳材料属性定义及网格划分
4.4.2 内壳的边界条件设置和分析结果
4.5 机器人末端执行器快换装置实验步骤
4.6 机器人末端执行器快换装置实现功能
4.7 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于工程机械液压系统故障分析研究[J]. 李新淼. 轻工科技. 2020(03)
[2]浅谈机械手的发展趋势[J]. 张籴. 时代汽车. 2019(08)
[3]一种机器人末端快换装置设计[J]. 荣莉,黎少海,付理想,龚冬梅. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2019(02)
[4]机器人快换装置发展综述[J]. 卢明志. 时代农机. 2019(02)
[5]一种机器人末端工具快换装置及其仿真分析[J]. 廖堃宇,刘满禄,张俊俊,张华. 制造业自动化. 2018(08)
[6]工业机器人工具快速更换装置研究[J]. 杨建军. 南方农机. 2018(15)
[7]国内外核应急医学救援装备建设与发展情况概要[J]. 常旺,陈福兴,刘晓荣. 职业与健康. 2017(20)
[8]基于核安全的核能发展重点问题[J]. 董毅漫,李光辉,曲云欢. 环境保护. 2017(18)
[9]工业机器人快换装置的安装与调试[J]. 颜玮. 山东工业技术. 2016(19)
[10]全自动快换装置快速接头技术综述[J]. 汤志东,贠超. 浙江大学学报(工学版). 2017(03)
硕士论文
[1]机器人末端工具快速更换装置的研究[D]. 廖堃宇.西南科技大学 2018
[2]机器人末端工具快换装置的设计及优化[D]. 李娜.山东大学 2017
[3]遥操作拆除机器人工作装置的设计与研究[D]. 蒋君.西南科技大学 2016
[4]我国早期机器人知识的传播与产业政策的发展[D]. 张昕妍.内蒙古师范大学 2016
[5]履带式防辐射挖掘机直线行驶与越障性能研究[D]. 张德.南华大学 2015
[6]防辐射挖掘机安全作业舱辐射屏蔽特性及优化设计研究[D]. 孙毅成.南华大学 2015
[7]空间可更换工具末端执行器的优化及其工具更换研究[D]. 李银鑫.哈尔滨工业大学 2012
[8]机器人作业工具快速更换技术[D]. 陈有权.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3201330
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