可調(diào)式機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、自人類制造了第一臺工業(yè)機(jī)器人以來,機(jī)器人就顯示出了極強(qiáng)的生命力。機(jī)器人技術(shù)的高速發(fā)展,使得機(jī)器人已被廣泛應(yīng)用到諸多領(lǐng)域。其中,工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用領(lǐng)域里占有相當(dāng)?shù)谋壤?文中的可調(diào)式機(jī)械手主要用于數(shù)控機(jī)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(jià)格等因素對機(jī)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(shí)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(jī)械手的整體結(jié)構(gòu),并對各個(gè)零部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。本文對

2、可調(diào)式機(jī)械手進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,利用虛擬樣機(jī)技術(shù)研究了可調(diào)式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,并對關(guān)鍵零部件進(jìn)行了剛度和強(qiáng)度分析,首次將拓?fù)鋬?yōu)化理論運(yùn)用到本機(jī)械手的設(shè)計(jì)中。
　　 論文首先介紹了機(jī)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(jī)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(shí)際需求,綜合經(jīng)濟(jì)合理實(shí)用等因素,研制可調(diào)式機(jī)械手。文章完成了可調(diào)式機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和總裝圖的繪制,并用Pro／E三維建模軟件創(chuàng)建了機(jī)械手實(shí)體模型。
　　

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

4、械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,得出機(jī)械手的各種運(yùn)動(dòng)特性,并根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)果對其進(jìn)行了分析和評價(jià)。仿真分析表明,機(jī)械手滿足裝夾時(shí)的實(shí)際工況要求。
　　 最后,對機(jī)械手的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了分析和優(yōu)化。本文使用ANSYS12.0對可調(diào)式機(jī)械手中臂進(jìn)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(jìn)行網(wǎng)格劃分,在施加約束和載荷后進(jìn)行求解,得出了中臂的應(yīng)力和位移分布,完成了強(qiáng)度剛度校核。同時(shí),基于拓?fù)鋬?yōu)化理論,在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,對可