本文選題：搬運(yùn)機(jī)器人 + 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)��； 參考：《西安建筑科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：機(jī)器人在現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程中占據(jù)十分重要的地位,其無論是從生產(chǎn)加工效率、穩(wěn)定性方面,還是從經(jīng)濟(jì)角度考慮,都是手工所無法企及的。因此,在如今經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,機(jī)器人已成了企業(yè)的首選,這將使企業(yè)在業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)極大優(yōu)勢(shì)。然而,機(jī)器人在國(guó)內(nèi)應(yīng)用并沒有我們想象中普遍,本文將以物流業(yè)為例,主要針對(duì)物流箱(或者鋼錠等具有固定形狀的塊狀零部件)搬運(yùn)問題,設(shè)計(jì)一種新型自動(dòng)化物料搬運(yùn)機(jī)器人,其能夠使物流箱等的搬運(yùn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,節(jié)省大量的人力物力。首先,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境及廠家的要求確定其任務(wù)空間,運(yùn)動(dòng)形式,自由度等,得到機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖;通過解析幾何法對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,得到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程及動(dòng)態(tài)靜力學(xué)方程,這為后續(xù)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ);有了基本的結(jié)構(gòu)尺寸,接下來將完成搬運(yùn)機(jī)器人本體機(jī)械設(shè)計(jì),運(yùn)用Solid Works軟件繪制整機(jī)的三維模型,特別設(shè)計(jì)了其抓取器部分,并在西秦機(jī)械廠進(jìn)行了實(shí)物加工,經(jīng)過驗(yàn)證可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的動(dòng)作,這些均為后續(xù)的分析研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其次,針對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的關(guān)鍵零部件,運(yùn)用ANSYS Work Bench軟件進(jìn)行了有限元分析,得到關(guān)鍵零部件的應(yīng)力、應(yīng)變?cè)茍D,可以校核零部件強(qiáng)度,驗(yàn)證該零部件的實(shí)用性能;對(duì)機(jī)器人前臂進(jìn)行了模態(tài)分析,得到其振動(dòng)模態(tài)圖,能夠讓我們直觀的分析其振動(dòng)特性;特別對(duì)機(jī)器人抓取器的支撐梁做了有限元分析并進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),再運(yùn)用Work Bench對(duì)其做了疲勞壽命分析,更加細(xì)致的了解到支撐梁的機(jī)械性能。最后,根據(jù)搬運(yùn)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用要求,設(shè)計(jì)一條機(jī)器人末端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡,并結(jié)合末端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,運(yùn)用MATLAB編程來反求出軌跡上各關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)角,并將數(shù)據(jù)與時(shí)間對(duì)應(yīng),得到關(guān)節(jié)角的樣條曲線;簡(jiǎn)化機(jī)器人三維模型,并導(dǎo)入ADAMS軟件中;再運(yùn)用CUBSPL函數(shù)(三次樣條曲線擬合法)來控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng),最終得到一系列仿真曲線圖,而分析結(jié)果同時(shí)也驗(yàn)證了前面理論推導(dǎo)的正確性,為機(jī)器人的進(jìn)一步完善奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:Robot occupies a very important position in the process of modern industrialization. It is beyond the reach of handcraft in terms of production and processing efficiency, stability and economy. Therefore, in the critical period of rapid economic development, robots have become the first choice of enterprises, which will make enterprises in the industry to occupy a great advantage in competition. However, the application of robots in China is not as common as we think. In this paper, we will take the logistics industry as an example, focusing on the handling of logistics boxes (or bulk parts with fixed shape, such as ingots). A new type of automatic material handling robot is designed, which can automate the handling of logistics boxes and save a lot of manpower and material resources. Firstly, according to the practical application environment and the requirements of the manufacturer, the task space, motion form, degree of freedom and so on are determined, and the basic structure diagram of the robot is obtained, and the kinematics and dynamics of the robot are analyzed by the analytic geometry method. The kinematics equation and the dynamic static equation of the robot are obtained, which lays a theoretical foundation for the subsequent design. Using Solid Works software to draw the 3D model of the whole machine, the grabber part is specially designed, and the physical processing is carried out in the Xiqin Machinery Factory. It is proved that the predetermined action can be realized. All of these have laid a solid foundation for the subsequent analysis and research. Secondly, the finite element analysis of the key parts of the moving robot is carried out by using ANSYS Work Bench software, and the stress and strain cloud diagrams of the key parts are obtained. The strength of the parts can be checked and the practical performance of the parts can be verified. The modal analysis of the robot forearm is carried out, and the vibration modal diagram is obtained, which enables us to analyze its vibration characteristics intuitively, especially, the finite element analysis of the supporting beam of the robot grab device is made and the optimization improvement is carried out. The fatigue life of the beam is analyzed by Work Bench, and the mechanical properties of the supporting beam are understood in detail. Finally, according to the practical application requirements of the moving robot, a robot terminal point motion trajectory is designed. Combined with the terminal point kinematics equation, the corresponding driving joint angle of each key point on the trajectory is obtained by using MATLAB programming. The spline curve of joint angle is obtained by corresponding the data with time, the three-dimensional model of robot is simplified and imported into ADAMS software, and the motion of robot is controlled by CUBSPL function (cubic spline curve fitting method). Finally, a series of simulation curves are obtained, and the analysis results also verify the correctness of the previous theoretical derivation, which lays the foundation for the further improvement of the robot.
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：1788275