小型碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化.pdf

1、伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)滲透到人類生活的方方面面，并在將來發(fā)揮著越來越重要的作用。而碼垛就是要求將貨物按照一定次序放在托盤上，實(shí)現(xiàn)貨物快速、有序的轉(zhuǎn)移，從而提高工作效率。近年來，機(jī)器人碼垛代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工碼垛已成為一種趨勢，碼垛機(jī)器人在物流、包裝等領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。因此，提高碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究能力具有很大的意義。本文的主要工作是設(shè)計(jì)一個(gè)小型碼垛機(jī)器人并對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化。
　　本文在對比各種碼垛機(jī)器人結(jié)構(gòu)

2、基礎(chǔ)上，針對小型碼垛機(jī)器人低負(fù)載、靈巧輕便的特點(diǎn)采用舵機(jī)作為動力元件。利用Solidworks軟件對小型碼垛機(jī)器人進(jìn)行了三維建模，并計(jì)算了舵機(jī)轉(zhuǎn)矩。然后根據(jù)其D-H參數(shù)列表完成了小型碼垛機(jī)器的運(yùn)動學(xué)模型的建立，并利用Matlab軟件對其三維以及二維工作空間進(jìn)行了仿真。
　　利用有限元軟件ANSYS Workbench對小型碼垛機(jī)器人進(jìn)行深入的有限元分析。對其臂部并聯(lián)結(jié)構(gòu)的四個(gè)極限位置進(jìn)行了靜力學(xué)分析，得到碼垛機(jī)器人不同位姿的總體變

3、形與應(yīng)力情況，從而驗(yàn)證關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)的合理性。另外，對小型碼垛機(jī)器人進(jìn)行了模態(tài)分析，得到動力學(xué)特性，確定可能發(fā)生的共振頻率，避免碼垛機(jī)器人工作時(shí)由于震動引起的破壞。
　　運(yùn)用ANSYS Workbench中的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能對小型碼垛機(jī)器人的關(guān)鍵性連桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先對小臂以及大臂進(jìn)行了尺寸優(yōu)化，然后對臂部連桿完成了拓?fù)鋬?yōu)化。通過對比優(yōu)化前后的整體變形以及最大應(yīng)力等分析數(shù)據(jù)可知，在保持小型碼垛機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度不受影響的情況下減