滾絲機(jī)上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)、軌跡規(guī)劃及控制研究.pdf

1、伴隨著工業(yè)4.0時(shí)代的發(fā)展，各國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化和智能化水平得到了極大的提高，這與工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和使用息息相關(guān)。然而，目前國(guó)內(nèi)中小企業(yè)無(wú)力購(gòu)買大量工業(yè)機(jī)器人，尤其滾絲工藝的上下料任務(wù)仍由人工完成，存在效率低下、安全系數(shù)低以及自動(dòng)化水平低的問(wèn)題。在這一研究背景下，本文在了解了國(guó)內(nèi)外滾絲機(jī)及上下料機(jī)械手的最新發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，通過(guò)掌握滾絲機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和軌跡要求，在考慮成本的前提下，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、適用的機(jī)械手系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行理論研究和仿真分析

2、。
　　首先，本文介紹了上下料機(jī)械手的研究背景、意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，根據(jù)滾絲機(jī)實(shí)際的工藝要求，在Solidworks中對(duì)上下料機(jī)械手主要零部件的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括所用步進(jìn)電機(jī)和減速器的選型，完成了上下料機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)，為下文運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真提供了一定的基礎(chǔ)。
　　然后，通過(guò)機(jī)器人的三維模型建立其D-H坐標(biāo)系，運(yùn)用代數(shù)法計(jì)算機(jī)器人的正、逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，在MATLAB中運(yùn)用SimMechani

3、cs工具箱對(duì)其進(jìn)行虛擬桿件建模，通過(guò)仿真計(jì)算得到機(jī)器人的工作空間，從而有利于機(jī)器人位置的合理布置。運(yùn)用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱對(duì)其進(jìn)行正、逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證了運(yùn)用代數(shù)法求得運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正確性。選取一段路徑對(duì)其進(jìn)行關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃，為下文整條路徑的軌跡規(guī)劃提供了參考意義。
　　再次，根據(jù)機(jī)械手與滾絲機(jī)的空間布局求出了機(jī)械手上下料軌跡中一些關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)MATLAB求出其逆解，運(yùn)用3次B樣條曲線對(duì)各

4、關(guān)節(jié)角度進(jìn)行插值，得到的角度與時(shí)間的曲線作為ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真中的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真得到機(jī)械手末端的軌跡曲線、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。其中，運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)表明機(jī)械手能滿足滾絲機(jī)的上下料要求；動(dòng)力學(xué)參數(shù)表明機(jī)械手能平穩(wěn)運(yùn)行以及各關(guān)節(jié)電機(jī)選型合理。
　　最后，通過(guò)繪制機(jī)械手詳細(xì)的動(dòng)作流程圖來(lái)確定機(jī)械手控制系統(tǒng)的I/O數(shù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行地址分配及PLC選型，運(yùn)用STEP7-Micro/WIN軟件對(duì)其進(jìn)行編程，給出了主程序和部分自動(dòng)運(yùn)