可調(diào)式機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析.pdf

1、自人類制造了第一臺工業(yè)機器人以來,機器人就顯示出了極強的生命力。機器人技術(shù)的高速發(fā)展,使得機器人已被廣泛應(yīng)用到諸多領(lǐng)域。其中,工業(yè)機器人在數(shù)控機床應(yīng)用領(lǐng)域里占有相當(dāng)?shù)谋壤?文中的可調(diào)式機械手主要用于數(shù)控機床工件的裝夾(即上下料)。目前,國內(nèi)一些中小型企業(yè)因價格等因素對機器人的應(yīng)用相對較少,這也是本文研究的主要背景。本課題中,根據(jù)企業(yè)對實際生產(chǎn)設(shè)備的相關(guān)技術(shù)需求,提出一種新型的可調(diào)式機械手的整體結(jié)構(gòu),并對各個零部件進行了詳細的設(shè)計。本文對

2、可調(diào)式機械手進行了運動學(xué)分析,利用虛擬樣機技術(shù)研究了可調(diào)式機械手的運動學(xué)特性,并對關(guān)鍵零部件進行了剛度和強度分析,首次將拓撲優(yōu)化理論運用到本機械手的設(shè)計中。
　　 論文首先介紹了機器人的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及其分類,列出了當(dāng)前國內(nèi)機器人發(fā)展存在的一些問題。課題緊密結(jié)合制造企業(yè)的實際需求,綜合經(jīng)濟合理實用等因素,研制可調(diào)式機械手。文章完成了可調(diào)式機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計和總裝圖的繪制,并用Pro／E三維建模軟件創(chuàng)建了機械手實體模型。
　　

3、 其次,在坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)上,對可調(diào)式機械手運動系統(tǒng)進行了分析和研究。以實體模型為基礎(chǔ),采用經(jīng)典的D-H法,建立了可調(diào)式機械手的桿件坐標(biāo)系。應(yīng)用機械手的各桿件齊次變換矩陣推導(dǎo)出運動學(xué)方程,同時求解得出相應(yīng)的關(guān)節(jié)變量,為后續(xù)進行軌跡規(guī)劃和控制研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 然后,將建好的機械手模型導(dǎo)入ADAMS軟件中,在ADAMS／VIEW環(huán)境下對機械手虛擬樣機模型的質(zhì)量、材料、部件約束及驅(qū)動起始條件進行了設(shè)置,利用虛擬樣機技術(shù)對可調(diào)式機

4、械手進行運動仿真,得出機械手的各種運動特性,并根據(jù)運動學(xué)結(jié)果對其進行了分析和評價。仿真分析表明,機械手滿足裝夾時的實際工況要求。
　　 最后,對機械手的關(guān)鍵零部件進行了分析和優(yōu)化。本文使用ANSYS12.0對可調(diào)式機械手中臂進行靜力學(xué)分析。將中臂模型導(dǎo)入ANSYS軟件中,定義中臂材料特性并進行網(wǎng)格劃分,在施加約束和載荷后進行求解,得出了中臂的應(yīng)力和位移分布,完成了強度剛度校核。同時,基于拓撲優(yōu)化理論,在滿足設(shè)計要求的前提下,對可