隔軸驅(qū)動機械手結(jié)構(gòu)設計與開發(fā).pdf

1、隨著自動化生產(chǎn)行業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求越來越高，新型機械手廣泛應用到特定的自動化生產(chǎn)。本文設計了一種隔軸驅(qū)動機械手，完成該機械手的軌跡路徑規(guī)劃算法，并為該機械手設計了控制系統(tǒng)軟件。該機械手采用隔軸驅(qū)動的方式來驅(qū)動小臂和手腕的運動，將對應的驅(qū)動電機安裝于轉(zhuǎn)臂架上，即大臂旋轉(zhuǎn)中心軸附近，從而有效地減少整機的轉(zhuǎn)動慣量，釋放了關節(jié)處的空間，關節(jié)空間的釋放方便了手腕處二指張角手指下料管的結(jié)構(gòu)設計。隔軸驅(qū)動機械手是對小型平面上下料機械手的創(chuàng)

2、新，可廣泛應用于各類形產(chǎn)品的擺放。本文研究內(nèi)容分為以下幾個部分：
　　首先綜述了國內(nèi)外上下料機械手在結(jié)構(gòu)設計與機械手路徑規(guī)劃方面的現(xiàn)狀，并闡明了本論文的研究意義。
　　其次對隔軸驅(qū)動機械手進行了總體設計，通過建立隔軸驅(qū)動機械手坐標系和D-H參數(shù)，對機械手進行了正運動學與逆運動學的分析。通過對隔軸驅(qū)動機械手的動力學模型的簡化，結(jié)合工程設計軟件建立的機械手模型所計算的機械手質(zhì)量屬性，再運用拉格朗日法建立隔軸驅(qū)動機械手動力學方程。

3、
　　在機械手逆運動學的基礎上研究了機械手的五次多項式軌跡規(guī)劃，軌跡函數(shù)滿足運動過程中位置，速度和加速度平滑變化的要求。本文基于遺傳算法研究了隔軸驅(qū)動機械手生產(chǎn)線上連續(xù)點位運動的TSP優(yōu)化問題。利用工程仿真軟件對機械手模型進行動力學的仿真與分析，輸出了末端一點的位移、速度以及加速度等數(shù)據(jù)以及各關節(jié)角速度、角加速度和力矩的變化曲線，再通過前文的理論進行驗證。
　　本文通過工程有限元分析軟件對隔軸驅(qū)動機械手的轉(zhuǎn)臂架和關節(jié)芯軸進行

4、了有限元分析，設計了手腕組件的結(jié)構(gòu)，提出一種適應于球狀物體的二指張角手指下料管機構(gòu)，實現(xiàn)了機械手在無拾取環(huán)節(jié)下的連續(xù)擺放的功能。利用拓撲優(yōu)化方法的變密度法對機械手大臂和小臂等關鍵部位進行了結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化，減少機械手結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高機械手的工作效率和定位精度。
　　最后為隔軸驅(qū)動機械手設計了專門的人機交互界面，在基本運動控制模塊通過運動函數(shù)來擴展機械手功能，通過離線編程模塊對機械手進行軌跡規(guī)劃，并對機械手進行虛擬仿真與實時監(jiān)控，根據(jù)運動