上下料机器人结构有限元分析及拓扑优化研究
发布时间：2021-07-29 21:41
目前在工业领域中使用最频繁的冲压上下料机器人主要是直角坐标系以及关节式两种机器人,不过这两种类型的机器人都存在一些弊端,前者主要缺点是灵活程度比较低,并且占用空间比较大;后者的价格高,并且在其使用的过程中花费的维护费用很高。由于这些缺点的存在,使得这两种类型的机器人发展受到一定程度的限制,对于一些生产中小型冲压零件的工厂企业来说,并不能够进行较大规模的产品生产。为了使得此市场能够得以拓展开发,本文对相关的技术进行研究分析,具有十分重要的现实意义。深入分析工件冲压加工工艺,了解冲压机器人的功能需求,基于其功能需求,设计了三种不同的方案,并通过对比分析,确定了最优的设计方案,对冲压机器人各个组成零部件进行详细设计,包括机器人本体、机械单元、真空单元、视觉单元以及电气控制单元。其次,采用SolidWorks建立机器人几何模型,通过Workbench对机器人的机身以及升降支座等一些重要的零部件进行有限元分析,同时对及其整体进行全面完整的模态分析,得出相关的指标参数数据,根据数据分析得到相关信息及工业机器人工作运行状态下的各种参数指标的趋势变化图,最终得出其运动规律。根据实验中得出的分析数据以及...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 发展趋势
1.3 研究内容及方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
第2章 冲压线上下料机器人设计
2.1 上下料机器人总体设计
2.1.1 冲压工艺分析
2.1.2 功能需求分析
2.1.3 方案设计
2.2 机械单元设计
2.2.1 机器人端拾器设计
2.2.2 机器人上下料平台设计
2.2.3 机器人关键杆长参数设计
2.3 真空单元设计
2.3.1 真空泵的选型设计
2.3.2 电磁阀和分路块的选型设计
2.4 视觉单元设计
2.4.1 工业摄像头类型的选型设计
2.4.2 视觉桌面及锁紧装置的设计
2.5 电气控制单元设计
2.6 本章小结
第3章 上下料机器人关键零部件有限元分析
3.1 机身支座的静力学分析
3.1.1 有限元分析模型的建立
3.1.2 定义材料属性
3.1.3 网格划分
3.1.4 边界条件
3.1.5 结果分析
3.2 升降立座的静力学分析
3.2.1 有限元分析模型的建立
3.2.2 定义材料属性
3.2.3 网格划分
3.2.4 设置边界条件
3.2.5 结果分析
3.3 冲压上下料机器人整机的模态分析
3.3.1 模态分析理论
3.3.2 机器人有限元模型的建立
3.3.3 模态分析结果
3.4 本章总结
第4章 上下料机器人运动仿真
4.1 机器人的建模与装配
4.1.1 零件的实体建模
4.1.2 机器人虚拟样机的装配
4.2 机器人的运动仿真
4.2.1 运动驱动
4.2.2 仿真与结果
4.3 本章小结
第5章 上下料机器人关键零部件优化设计
5.1 机械臂的优化设计
5.1.1 机械臂建模与仿真
5.1.2 小臂的多目标优化设计
5.2 机身支座的优化设计
5.3 升降立座的优化设计
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于机器人的数控机床自动上下料应用系统设计[J]. 龙江,胡丹,梁林. 自动化技术与应用. 2017(10)
[2]2P3R型加工中心上下料机器人运动学分析及仿真[J]. 韩军,尹常志. 机械设计与制造. 2017(08)
[3]冲压上下料机器人的运动学分析与优化设计[J]. 卢军,余文英. 锻压技术. 2017(05)
[4]汽车冲压设备上下料机器人研究[J]. 万亮敏. 科技创新与应用. 2016(27)
[5]基于触摸屏的机床上下料机器人控制系统的设计[J]. 丁华锋,靳开轩,贺冬冬,刘婧芳. 制造业自动化. 2016(09)
[6]上下料机器人在数控机床中的应用[J]. 智能机器人. 2016(08)
[7]铁锹自动上下料机器人研究[J]. 朱艳坤,蒋丽,刘东阳. 科技展望. 2016(22)
[8]工业机器人的研发及应用综述[J]. 孟明辉,周传德,陈礼彬,冯淼,苗纯正. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[9]解读《中国机器人产业发展白皮书（2016版）》[J]. 卢月品. 机器人产业. 2016(03)
[10]基于SolidWorks Simulation的机床上下料专用机器人结构优化[J]. 边弘晔,李学威,管莉娜,马壮. 制造业自动化. 2016(04)
硕士论文
[1]面向多点高速装配应用的六轴工业机器人动力学分析仿真[D]. 江兴旺.浙江大学 2014
[2]3P3R型弧焊机器人轨迹规划及其轮廓运动控制[D]. 谢英太.浙江大学 2014
本文编号：3310107
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 发展趋势
1.3 研究内容及方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
第2章 冲压线上下料机器人设计
2.1 上下料机器人总体设计
2.1.1 冲压工艺分析
2.1.2 功能需求分析
2.1.3 方案设计
2.2 机械单元设计
2.2.1 机器人端拾器设计
2.2.2 机器人上下料平台设计
2.2.3 机器人关键杆长参数设计
2.3 真空单元设计
2.3.1 真空泵的选型设计
2.3.2 电磁阀和分路块的选型设计
2.4 视觉单元设计
2.4.1 工业摄像头类型的选型设计
2.4.2 视觉桌面及锁紧装置的设计
2.5 电气控制单元设计
2.6 本章小结
第3章 上下料机器人关键零部件有限元分析
3.1 机身支座的静力学分析
3.1.1 有限元分析模型的建立
3.1.2 定义材料属性
3.1.3 网格划分
3.1.4 边界条件
3.1.5 结果分析
3.2 升降立座的静力学分析
3.2.1 有限元分析模型的建立
3.2.2 定义材料属性
3.2.3 网格划分
3.2.4 设置边界条件
3.2.5 结果分析
3.3 冲压上下料机器人整机的模态分析
3.3.1 模态分析理论
3.3.2 机器人有限元模型的建立
3.3.3 模态分析结果
3.4 本章总结
第4章 上下料机器人运动仿真
4.1 机器人的建模与装配
4.1.1 零件的实体建模
4.1.2 机器人虚拟样机的装配
4.2 机器人的运动仿真
4.2.1 运动驱动
4.2.2 仿真与结果
4.3 本章小结
第5章 上下料机器人关键零部件优化设计
5.1 机械臂的优化设计
5.1.1 机械臂建模与仿真
5.1.2 小臂的多目标优化设计
5.2 机身支座的优化设计
5.3 升降立座的优化设计
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于机器人的数控机床自动上下料应用系统设计[J]. 龙江,胡丹,梁林. 自动化技术与应用. 2017(10)
[2]2P3R型加工中心上下料机器人运动学分析及仿真[J]. 韩军,尹常志. 机械设计与制造. 2017(08)
[3]冲压上下料机器人的运动学分析与优化设计[J]. 卢军,余文英. 锻压技术. 2017(05)
[4]汽车冲压设备上下料机器人研究[J]. 万亮敏. 科技创新与应用. 2016(27)
[5]基于触摸屏的机床上下料机器人控制系统的设计[J]. 丁华锋,靳开轩,贺冬冬,刘婧芳. 制造业自动化. 2016(09)
[6]上下料机器人在数控机床中的应用[J]. 智能机器人. 2016(08)
[7]铁锹自动上下料机器人研究[J]. 朱艳坤,蒋丽,刘东阳. 科技展望. 2016(22)
[8]工业机器人的研发及应用综述[J]. 孟明辉,周传德,陈礼彬,冯淼,苗纯正. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[9]解读《中国机器人产业发展白皮书（2016版）》[J]. 卢月品. 机器人产业. 2016(03)
[10]基于SolidWorks Simulation的机床上下料专用机器人结构优化[J]. 边弘晔,李学威,管莉娜,马壮. 制造业自动化. 2016(04)
硕士论文
[1]面向多点高速装配应用的六轴工业机器人动力学分析仿真[D]. 江兴旺.浙江大学 2014
[2]3P3R型弧焊机器人轨迹规划及其轮廓运动控制[D]. 谢英太.浙江大学 2014
本文编号：3310107
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