本文選題：夾具機器人 + 運動學建模　； 參考：《天津理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：夾具在汽車生產線中發(fā)揮著越來越重要的作用,應用越來越廣泛,可移動的夾具在實際生產中是提高汽車生產線效率的一個重要因素。本文根據項目實際要求結合本課題組的研究內容,設計了一款新型的五自由度可重構夾具機器人,并對構建的可重構夾具機器人的運動學進行分析等,主要做了以下幾個部分的工作。首先對夾具機器人的國內外發(fā)展現狀進行分析,了解傳統(tǒng)工裝夾具與工業(yè)機械手的發(fā)展水平,了解傳統(tǒng)工裝夾具與工業(yè)機械手各自優(yōu)點,為機器人結構設計奠定了理論基礎。根據夾具機器人的工作對象、項目要求以及工況要求,在參考了國內外已有成熟的夾具機器人的基礎上設計了一款新型的可重構夾具機器人,應用Solidworks對其建模并對夾具機器人的主體及夾具末端總成的驅動裝置進行選型并進行參數校核,并通過Ansys中Workbench模塊對可重構夾具機器人主體及其末端總成的關鍵受力部件進行靜力學分析。其次通過D-H建模方法對可重構夾具機器人主體進行了運動學建模,得到了其運動學的正解,同時通過改進遺傳算法解決了可重構夾具機器人主體逆解不唯一的情況,并得到最優(yōu)解。在Matlab環(huán)境下,基于Robotics Toolbox工具箱,結合夾具機器人相關參數,建立夾具機器人三維模型,利用蒙特卡洛法計算出工作空間,為確定機器人構型及各部分尺寸提供了理論依據。最后應用關節(jié)插值法,對比分析笛卡爾空間軌跡規(guī)劃與關節(jié)插值空間軌跡規(guī)劃的優(yōu)缺點,應用3次多項式插值法對夾具機器人主體進行運動軌跡規(guī)劃與分析,規(guī)劃的結果顯示出運動過程的實時情況,得到主體末端關節(jié)的三維運動軌跡曲線以及各關節(jié)在一定時間內角位移及角速度的曲線,驗證了夾具機器人設計的可靠性和穩(wěn)定性,為今后進一步設計研究創(chuàng)造了良好的基礎。
[Abstract]:Fixture plays a more and more important role in automobile production line, and its application is more and more extensive. Movable fixture is an important factor to improve the efficiency of automobile production line in actual production. According to the actual requirements of the project and the research contents of our group, a new reconfigurable fixture robot with five degrees of freedom is designed, and the kinematics of the reconfigurable fixture robot is analyzed. Mainly do the following parts of the work. Firstly, the development status of jig robot at home and abroad is analyzed, the development level of traditional fixture and industrial manipulator is understood, and the advantages of traditional fixture and industrial manipulator are understood, which lays a theoretical foundation for the structure design of robot. According to the working object, project requirement and working condition requirement of jig robot, a new reconfigurable fixture robot is designed on the basis of referring to the domestic and foreign mature jig robot. Solidworks is used to model the fixture robot and the driving device of the fixture end assembly is selected and the parameters are checked. The static analysis of the main body of reconfigurable fixture robot and the key components of its end assembly is carried out by Workbench module in Ansys. Secondly, the kinematics modeling of the reconfigurable fixture robot is carried out by D-H modeling method, and the positive kinematics solution is obtained. At the same time, the inverse solution of the reconfigurable fixture robot is solved by the improved genetic algorithm. The optimal solution is obtained. In the Matlab environment, based on the Robotics Toolbox toolbox and the related parameters of the fixture robot, the 3D model of the fixture robot is established, and the workspace is calculated by Monte Carlo method, which provides a theoretical basis for determining the configuration of the robot and the dimensions of each part. Finally, the advantages and disadvantages of Cartesian space trajectory planning and joint interpolation space trajectory planning are analyzed by using joint interpolation method, and the motion trajectory planning and analysis of the main body of fixture robot are carried out by using the cubic polynomial interpolation method. The results of the planning show the real-time situation of the motion process. The three-dimensional motion trajectory curve of the main body end joint and the curve of the angular displacement and angular velocity of each joint in a certain time are obtained. The reliability and stability of the jig robot design are verified. It has created a good foundation for further design and research in the future.
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1964230