小型义齿加工机器人设计及小线段拐角过渡研究

发布时间：2017-09-20 05:00

  本文关键词：小型义齿加工机器人设计及小线段拐角过渡研究

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【摘要】：现在CAD/CAM技术不断发展并广泛应用于临床义齿修复,义齿加工精度和加工效率不断提高。义齿数控加工设备作为义齿CAD/CAM系统的关键组成部分之一,发挥着越来越重要的作用,特别是小型椅旁义齿加工设备越来越受到欢迎。本文根据诊疗室义齿加工需求,设计了一款椅旁义齿加工设备—小型义齿加工机器人,基于其结构进行了小型义齿加工机器人的运动学分析和误差建模,同时针对义齿型面加工特点,对小线段平滑过渡问题进行了研究。需求分析是进行小型义齿加工机器人设计的首要环节。本文建立了小型义齿加工机器人的多级递阶需求模型,并基于此对小型义齿加工机器人进行了需求分析。然后,对小型义齿加工机器人的设计指标进行量化分析,最后,设计了一款结构新颖、高效加工的小型义齿加工机器人结构方案,并对整个设备中最重要的承重部分—底座,进行了ANSYS分析,校核其强度是否满足需求,并作为结构优化设计的依据。义齿加工质量和精度是评价一款义齿加工设备好坏的重要标准。为此,本文基于所设计的小型义齿加工机器人结构,对其进行了运动学分析和误差建模分析。运动学分析采用D-H参数法,通过坐标系的构建,获得该结构的D-H参数,进行了运动学正解与逆解的求解。在进行误差分析与建模时,对影响小型义齿加工机器人误差的因素进行了分类总结,对常用的误差建模方法进行了简要介绍与分析,选用摄动法对其结构进行了误差分析与建模,最终建立了基于摄动法的小型义齿加工机器人误差模型,并求解得到其位置误差和姿态误差。义齿型面结构形式复杂,通常离散为小线段轨迹进行加工,小线段拐角的平滑过渡成为其关键问题。针对此问题,本文建立了双四次参数曲线小线段拐角过渡模型。通过构建小线段拐角过渡模型,确定拐角过渡曲线的边界条件。然后通过分析,将过渡曲线确定为左右对称的双四次参数曲线,并对其进行参数求解与Matlab验证。针对义齿加工过程中存在电机频繁启停,引起柔性冲击与震荡的问题,研究了基于S曲线加减速的速度控制算法,建立了七段型S曲线加减速速度控制模型。
【关键词】：义齿加工 机器人 运动学 误差 小线段加工 拐角过渡 S曲线
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【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
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9
• 1.2 国内外小型义齿加工机器人发展概况9-15
• 1.2.1 国外研究发展现状9-14
• 1.2.2 国内研究发展现状14-15
• 1.3 国内外拐角过渡研究现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 小型义齿加工机器人设计17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 小型义齿加工机器人需求分析17-23
• 2.2.1 多级递阶需求模型17-19
• 2.2.2 小型义齿加工机器人多级递阶需求模型19-21
• 2.2.3 小型义齿加工机器人多级递阶需求分析21-23
• 2.3 小型义齿加工机器人技术指标确定23-25
• 2.3.1 工作空间规划23-24
• 2.3.2 小型义齿加工机器人主要技术指标24-25
• 2.4 小型义齿加工机器人结构方案设计25-30
• 2.4.1 常见结构案比较26-27
• 2.4.2 小型义齿加工机器人部件结构设计27-28
• 2.4.3 小型义齿加工机器人底座静力分析28-30
• 2.5 本章小节30-31
• 第3章 小型义齿加工机器人运动学分析与误差建模31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 基于D-H参数法的运动学分析31-36
• 3.2.1 坐标系的建立31-33
• 3.2.2 运动学求解33-36
• 3.3 基于摄动法的小型义齿加工机器人误差建模36-42
• 3.3.1 影响机器人误差的因素36-37
• 3.3.2 常用误差建模方法介绍37-38
• 3.3.3 摄动法误差建模38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 小线段平滑过渡研究43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 基于双四次参数曲线的小线段平滑过渡43-50
• 4.2.1 小线段平滑过渡模型43-45
• 4.2.2 小线段平滑过渡曲线45-50
• 4.3 基于S曲线的加减速控制50-55
• 4.3.1 S曲线加减速模型50-54
• 4.3.2 S曲线加速算法Matlab验证54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果61-63
• 致谢63

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10 张栋;，

本文编号：886026