【摘要】：以機(jī)器代替人工實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的高效性和安全性已成為當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但在冶金等行業(yè),工業(yè)機(jī)器人因?qū)I(yè)性強(qiáng),投資高,特異性多等特點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了自動(dòng)化的普及和發(fā)展。本文以某輪式撈渣機(jī)為研究對(duì)象,為實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化改造做出一些嘗試。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,采用D-H描述建立機(jī)械臂部分的連桿坐標(biāo)系,通過(guò)位姿理論建立機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,實(shí)現(xiàn)笛卡爾坐標(biāo)系到關(guān)節(jié)空間的轉(zhuǎn)換。結(jié)合機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)特征和工作環(huán)境以關(guān)節(jié)3和關(guān)節(jié)4為主要運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié),逐步降低逆運(yùn)動(dòng)代數(shù)解中的未知量,建立逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解模型,并驗(yàn)證正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正確性。其次,利用旋轉(zhuǎn)矩陣的導(dǎo)數(shù),求解以關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的線速度和角速度為變量的雅可比矩陣和其他動(dòng)力學(xué)參數(shù),構(gòu)建機(jī)械臂部分的拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程,為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。再次,采用標(biāo)準(zhǔn)三次樣條插值函數(shù)對(duì)本文所研究的機(jī)械臂部分進(jìn)行軌跡規(guī)劃:根據(jù)工作要求確定末端的期望軌跡,并確定目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo);通過(guò)逆運(yùn)動(dòng)求解模型求出各目標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)變量值;將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Adams,選擇CUBSPL作為驅(qū)動(dòng)函數(shù)進(jìn)行仿真模擬,獲得各關(guān)節(jié)位移、速度和加速度隨時(shí)間的變化曲線。結(jié)果表明各曲線連續(xù)平穩(wěn),無(wú)明顯突變點(diǎn),數(shù)值在合理的范圍內(nèi),滿足工作要求。最后,對(duì)輪式小車進(jìn)行軌跡規(guī)劃的研究。選用精度較好、計(jì)算量小、易于存儲(chǔ)和調(diào)用的傳統(tǒng)柵格法作為環(huán)境建模的方法,采用運(yùn)算速度較快的A*算法進(jìn)行路徑搜索,結(jié)合小車的實(shí)際情況生成定點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)路徑,確定輪式小車軌跡規(guī)劃的具體流程。
【圖文】：

劃”加大了對(duì)機(jī)器人的研究投資，總計(jì) 6 億美元并在 2013 0 地平線”項(xiàng)目在英國(guó)啟動(dòng)，再投入 9 億美元用于機(jī)器人的研發(fā)國(guó)提出“工業(yè) 4.0”的概念，依靠機(jī)器人、生產(chǎn)互聯(lián)、人機(jī)交能生產(chǎn)，將工業(yè)自動(dòng)化提高到一個(gè)新的高度。2015 年，日本[2]，并逐步提升機(jī)器人的“易用性”以實(shí)現(xiàn)大范圍推廣，加快些舉措無(wú)不證明著以機(jī)器人產(chǎn)業(yè)為核心實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化國(guó)來(lái)說(shuō)，為解決老齡化社會(huì)帶來(lái)的勞動(dòng)力減少、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移帶足消費(fèi)者需求實(shí)現(xiàn)差異化和個(gè)性化的生產(chǎn)要求等問(wèn)題，將工產(chǎn)，以機(jī)器代替勞動(dòng)力進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有了飛速的發(fā)展，特別是在 2015 年提重大戰(zhàn)略部署后，其產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了飛速的發(fā)展。機(jī)器人產(chǎn)量增長(zhǎng)率提高到 2015 年的 63.48%，雖然此后年增長(zhǎng)率有所降低，但年 2017 年，我國(guó)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人年產(chǎn)量達(dá) 131079 套，是 201如圖 1-1 所示[3]。

圖 1-2 2012-2017 年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模走勢(shì)圖前我國(guó)應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人主要為簡(jiǎn)單的三軸、四軸機(jī)器人，完成適用于精密加工、智能制造的六軸或六軸以上的機(jī)器人，因結(jié)構(gòu)因素應(yīng)用占比較低[4]。此外，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域分布嚴(yán)重不均機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域分布如圖 1-3 所示。從工作內(nèi)容來(lái)看，，工業(yè)機(jī)器、上下料和焊接，占比分別為 35.30%和 36.20%；從行業(yè)來(lái)看，行業(yè)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最多，約為 32.89%，3C 電子電氣次之，占食品飲料煙草行業(yè)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用量最少，只有 1.97%。這說(shuō)明器人利用率差異很大，除汽車和 3C 電子電氣產(chǎn)業(yè)外，其他產(chǎn)業(yè)有很大潛力。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242;TF30

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2618289