基于虚拟样机技术的6R工业机器人可靠性分析

发布时间：2017-12-18 18:33

  本文关键词：基于虚拟样机技术的6R工业机器人可靠性分析

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【摘要】：工业机器人是面向工业领域的现场应用设备,是能够靠自身的动力和控制能力自动执行任务的智能装备。在中国制造2025的大力推进下,"机器换人"这种趋势,必然使得工业机器人的产业化发展。于此同时,量产的工业机器人其可靠性问题也就日益突出,国内外学者在针对机器人本体强度、寿命等结构可靠性的研究已经非常成熟,但是针对其运动性能相关可靠性的研究并不多。而运动参数(位移、速度、加速度)可靠性是衡量工业机器人作业能力的关键指标,因此对工业机器人运动可靠性的研究无论是理论分析,还是工程应用都具有深远意义。传统的可靠性分析一般都需要大量的新产品进行试验,其周期长、费用大、效率低。本文主要结合虚拟样机技术,针对6R串联工业机器人在作业过程中可能存在的各种随机误差,进行可靠性仿真分析。首先对工业机器人运动误差进行数学建模,推导位移误差、速度误差和加速度误差的表达式以及这些输出运动误差的数理统计特征;并分别建立了单一随机误差和多项随机误差下的运动可靠性计算模型;然后对工业机器人可靠性仿真前的技术难点逐步攻破:实现了SolidWork与ADAMS联合参数化建模;结合ADAMS二次开发功能,成功编制了用户自定义函数MCRAND,实现了对设计变量进行随机修改,保证了随机误差的随机性;通过编制循环仿真程序,实现了每次仿真的结果的自动输出与保存;利用MATLAB对仿真结果进行统计处理,并编制可靠度计算模块以对结果数据进行统计计算;考虑在关节间隙影响下,建立其关节间隙矢量模型与间隙尺寸参数化的物理模型;并分别进行单个关节间隙影响和多关节间隙共同影响下的动力学仿真,分析了输出运动的位移、速度和加速度偏差值;最后对循环仿真结果数据进行统计处理,并用MATLAB编制好的可靠度计算模块,进行计算;通过计算结果综合分析间隙误差对于6R工业机器人运动可靠性的影响程度;此外,还针对工业机器人易出现的动力源不稳定问题进行运动学仿真,成功将动力源不稳定因素转化为驱动误差问题;在ADAMS中实现了用样条型函数来表示驱动误差;并进行单一驱动误差下和多个驱动误差同时存在下的运动仿真,分析了驱动误差最易发生的关节和最易出现的时间段。最后通过对结果数据的统计处理,利用MATLAB计算模块计算可靠度;定量分析了驱动误差对6R工业机器人运动可靠性的影响程度。
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242.2

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本文编号：1305201