平面關(guān)節(jié)型機器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、機器人技術(shù)是多學科技術(shù)的綜合運用，在眾多類型機器人中，平面關(guān)節(jié)型機器人由于體積小、傳動原理簡單，且在平面內(nèi)運動具有較大的柔性，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用。因此研究和應用先進的分析軟件，解決機器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題，具有重要的理論意義和實用價值。本文以平面關(guān)節(jié)型機器人樣機為基礎，重點研究了機器人結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化問題。
　　首先，本文介紹了機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計方案。包括機座、大臂、小臂、腕部的結(jié)構(gòu)設計等。
　　其次，運用D-H方法，建

2、立了平面關(guān)節(jié)型機器人連桿坐標系，在此基礎上，推導了機器人運動學的正反解。應用關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃方法，并借助MATLAB軟件對關(guān)節(jié)位移、速度、加速度進行了軌跡仿真，機械手能由初始位置沿預定路徑到達目標位置，各關(guān)節(jié)位置變化連續(xù)、平滑、系統(tǒng)運動平穩(wěn)，均能滿足精度要求。根據(jù)現(xiàn)有機器人動力學分析方法，選擇拉格朗日法建立機器人的完整動力學顯式方程，以最簡單的形式分析復雜的系統(tǒng)動力學。
　　最后，以平面關(guān)節(jié)型機器人大臂和小臂的重要性為出發(fā)點，從理

3、論上說明了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的原理及過程，介紹了ANSYS中參數(shù)化設計語言APDL相關(guān)概念，應用APDL語言對大臂和小臂的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計。為了進一步驗證優(yōu)化結(jié)構(gòu)的合理性、可行性，針對得出的優(yōu)化設計結(jié)果，建立了手臂有限元分析模型，選取最危險的受力狀況作為分析工況，進行靜力分析，得到手臂的應力和位移分布圖，并對機器人的剛度進行了分析說明。然后，對手臂進行了模態(tài)分析，提取前4階模態(tài)，得到對應的頻率值，為避免在其共振頻率附近工作提供了參數(shù)依據(jù)，同時