四轴机械手的结构分析与应用设计

发布时间：2024-02-28 04:01

　　机械手是能够代替人工在一定空间内完成往复运动的机械执行机构。本课题针对机械手的结构进行研究,对机械手的运动性能进行分析。结合实际现场应用需求,设计一套能够满足柔性化生产需求的控制系统,并最终对机械手运行稳定性的控制算法进行相关理论验证。首先,介绍四轴机械手的结构,并利用几何关系在此基础上进行对机械手的机械结构进行运动分析,选择基座旋转轴为参考,建立空间坐标系。再通过齐次变换的方式得到机械手各驱动轴的空间坐标位置,即运动学正反解并通过坐标值带入的方式实测理论的正确性。通过一阶、二阶求导的方式得到速度、加速度的运动学正反解。针对机械手的奇异性问题,采用雅各比矩阵进行分析,结合其机械约束,通过数值法计算得到机械手的理论工作空间的具体参数和关系式。其次,利用Solidworks制图软件进行虚拟装配得到机械手的结构模型以及使用ADAMS软件分析其简化模型,对机械手末端的执行机构进行运动操作,对腰部驱动关节的速度、加速度以及力矩之间的关系进行仿真分析,得到机械手在力矩达到峰值时的位置与状态,以及运动曲线图,并对动力学方程进行理论验证,从而论证结构的合理性。再次,通过对机械手的末端执行结构的运动轨迹...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状及发展动态分析
        1.3.1 机械手的运动学研究概况
        1.3.2 机械手的动力学研究概况
        1.3.3 机械手的运动轨迹规划研究概况
        1.3.4 机械手的应用概况
    1.4 主要研究目标与设计内容
    1.5 论文结构安排
    1.6 本章小结
2 机械手运动学分析
    2.1 机械手运动学概述
    2.2 机械手结构介绍
        2.2.1 机械手的性能参数
        2.2.2 机械手机构图说明
    2.3 机械手运动学正反解分析
        2.3.1 运动学位置正反解
        2.3.2 主传动机构运动分析
    2.4 机械手的运动学验证
        2.4.1 机械手的位移参数分析
        2.4.2 机械手的运动精度
        2.4.3 机械手的位置正反解验证
    2.5 机械手的速度和加速度分析
        2.5.1 机械手的速度和加速度正解分析
        2.5.2 机械手的速度和加速度逆解分析
    2.6 机械手的工作空间以及奇异性分析
        2.6.1 机械手的工作空间分析
        2.6.2 机械手的奇异性分析
    2.7 本章总结
3 机械手的应用设计
    3.1 总体设计
    3.2 电气设计
        3.2.1 电气柜设计
        3.2.2 伺服系统设计
    3.3 智能化应用设计
        3.3.1 智能柔性化生产理念
        3.3.2 下位机控制系统设计
        3.3.3 上位机组态设计
    3.4 本章总结
4 机械手轨迹规划方式分析及验证
    4.1 机械手的轨迹优化概述
    4.2 速度曲线分析
        4.2.1 T型速度曲线
        4.2.2 E型速度曲线
        4.2.3 S型速度曲线
    4.3 T型速度曲线运动约束分析与处理
        4.3.1 运动约束分析
        4.3.2 运动约束处理
        4.3.3 算法可行性分析
    4.4 机械手的优化方式验证
        4.4.1 控制程序总体结构
        4.4.2 运动控制的指令封装说明
        4.4.3 连续运动实现说明
    4.5 本章总结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3913443