本文選題：可視卸磚機(jī)器人　切入點：運(yùn)動學(xué)　出處：《南昌大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著磚瓦行業(yè)的不斷發(fā)展,卸磚環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)自動化成為制約磚瓦行業(yè)生產(chǎn)效率的主要原因,目前大多數(shù)磚廠均采用人工卸磚的生產(chǎn)方式,工人勞動強(qiáng)度大,企業(yè)用人成本高,并且生產(chǎn)效率很低。在這種背景下,本課題設(shè)計了一種可視卸磚機(jī)器人來解決卸磚環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)自動化這一問題,并根據(jù)可視卸磚機(jī)器人的卸磚環(huán)節(jié)提出了自動卸磚裝磚生產(chǎn)線的整體設(shè)計方案。為使可視卸磚機(jī)器人具備良好的動態(tài)特性,本文從運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及靜力學(xué)三個方面對可視卸磚機(jī)器人進(jìn)行分析。主要研究內(nèi)容如下:1.采用D-H方法建立可視卸磚機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型,并對其進(jìn)行正、逆運(yùn)動學(xué)分析和雅克比矩陣的求解。根據(jù)機(jī)器人的D-H參數(shù)及作業(yè)要求,利用Matlab軟件完成了對卸磚機(jī)器人作業(yè)空間的仿真。2.在建立的運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,采用牛頓-歐拉法對卸磚機(jī)器人進(jìn)行了動力學(xué)分析,同時利用Adams軟件對卸磚機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真,運(yùn)動學(xué)仿真結(jié)果驗證了采用B樣條函數(shù)進(jìn)行關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃的可行性,動力學(xué)仿真結(jié)果為各關(guān)節(jié)電機(jī)及減速器的型號預(yù)選擇提供了依據(jù)。3.采用Ansys軟件對可視卸磚機(jī)器人關(guān)鍵零部件和本體進(jìn)行靜態(tài)分析和模態(tài)分析,得到了機(jī)器人關(guān)鍵零部件和本體的應(yīng)力、位移分布云圖及卸磚機(jī)器人在兩種作業(yè)位姿下的固有頻率,根據(jù)分析結(jié)果對卸磚機(jī)器人關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)及大、小臂的壁厚進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后的卸磚機(jī)器人系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度得到了很大改善,同時卸磚機(jī)器人的靜態(tài)分析和模態(tài)分析結(jié)果顯示了機(jī)器人系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和需要避免的驅(qū)動頻率,為卸磚機(jī)器人機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步分析和優(yōu)化提供了理論依據(jù)和支持。4.提出了自動卸磚裝磚生產(chǎn)線的整體設(shè)計方案,根據(jù)生產(chǎn)線的設(shè)計要求及可靠性要求,將生產(chǎn)線進(jìn)行模塊化處理,并針對卸磚模塊、裝車模塊及打包整理模塊分別提出了詳細(xì)的設(shè)計方案,為磚瓦行業(yè)生產(chǎn)線的設(shè)計與改進(jìn)提供了參考,同時開發(fā)了簡化版的基于RAPID語言的卸磚機(jī)器人控制軟件,降低了對操作者技術(shù)水平的要求。
[Abstract]:With the continuous development of brick and tile industry, the failure to automate the unloading of brick becomes the main reason that restricts the production efficiency of brick and tile industry. At present, most brick factories adopt the mode of production of manual unloading brick, the labor intensity of workers is high, and the cost of employing people in enterprises is high. And the production efficiency is very low. Under this background, this paper designs a visual brick unloading robot to solve the problem that the unloading link can not be automated. According to the brick unloading link of the visual brick unloading robot, the whole design scheme of the automatic brick unloading and loading production line is put forward. In order to make the visual brick unloading robot have good dynamic characteristics, the kinematics of the robot is introduced in this paper. The main contents of this paper are as follows: 1. The kinematics mathematical model of visual brick unloading robot is established by using D-H method, and the kinematics model of visual brick unloading robot is positive. Inverse kinematics analysis and the solution of Jacobian matrix. According to the D-H parameters and operation requirements of the robot, the simulation of the operation space of the brick unloading robot is completed by using Matlab software. 2. On the basis of the established kinematics mathematical model, Newton-Euler method is used to analyze the dynamics of the brick unloading robot, and the kinematics and dynamics simulation of the brick unloading robot is carried out by using Adams software. The kinematics simulation results verify the feasibility of using B-spline function in joint space trajectory planning. The dynamic simulation results provide the basis for the pre-selection of each joint motor and reducer. Using Ansys software, the static analysis and modal analysis of the key parts and body of the visual brick unloading robot are carried out. The stress and displacement distribution of the key parts and body of the robot and the natural frequency of the brick unloading robot in two kinds of working positions are obtained. The structure and size of the key parts of the brick unloading robot are analyzed according to the analysis results. The wall thickness of the lower arm is optimized. The stiffness and strength of the optimized brick unloading robot system are greatly improved. At the same time, the static analysis and modal analysis of the brick unloading robot show the weak link of the robot system and the driving frequency that needs to be avoided. It provides the theoretical basis and support for the further analysis and optimization of the brick unloading robot mechanism. 4. The overall design scheme of the automatic brick unloading and loading production line is put forward. According to the design requirements and reliability requirements of the production line, the production line is treated by modularization. The detailed design schemes of brick unloading module, loading module and packing and finishing module are put forward respectively, which provides a reference for the design and improvement of brick and tile production line. At the same time, the control software of brick unloading robot based on RAPID language is developed. Reduced requirements for the operator's technical level.
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1582427