本文關(guān)鍵詞：4R搬運機械手參數(shù)優(yōu)化及動力學(xué)分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：工業(yè)機器人是現(xiàn)代化制造生產(chǎn)中必不可少的自動化裝備,其中最為代表性的就是多關(guān)節(jié)機械手。現(xiàn)代化的多關(guān)節(jié)機械手不僅僅需要滿足一般的工作要求,對其動力性能也提出了更高的要求。根據(jù)現(xiàn)代化的機械設(shè)計方法,提高機械系統(tǒng)性能,包括機械的運動精度和穩(wěn)定性是未來機械設(shè)計發(fā)展的方向。本文以給機床工作搬運曲軸的機械手為基礎(chǔ),對機械手的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。對結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的搬運機械手進行其動力學(xué)方程的推導(dǎo),研究了動力學(xué)方程各個項的組成。在動力學(xué)的基礎(chǔ)上對機械化的軌跡進行優(yōu)化,為機械手提供新的設(shè)計和研究思路。根據(jù)機械手的實際工作空間布局和優(yōu)化前機械手的結(jié)構(gòu)參數(shù),繪制工作空間布局和機械手的機構(gòu)簡圖。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計方法,建立多目標函數(shù)并且根據(jù)實際條件建立約束方程,通過MATLAB中的優(yōu)化工具箱對機械手的結(jié)構(gòu)進行參數(shù)優(yōu)化。然后對4R機械手的動力學(xué)進行研究,主要運用的方法是拉格朗日法。首先通過SOLIDWORK建立4R機械手的模型,對其進行動力學(xué)分析,推導(dǎo)動力學(xué)方程。通過總結(jié)各個關(guān)節(jié)的動力學(xué)方程,推導(dǎo)出動力學(xué)方程的一般通式,對各項系數(shù)進行總結(jié)。對于優(yōu)化后的機械手在動力學(xué)約束的條件下進行軌跡優(yōu)化,求解機械手運行的最短時間。其中包含了求解機械手的運動學(xué)方程和運動學(xué)方程的反解問題,以及三次插值樣條函數(shù)求出機械手的運動軌跡方程。最后建立目標函數(shù)和約束方程,求出最短時間。最后將模型導(dǎo)入ADAMS中,對機械手進行仿真,輸出4個關(guān)節(jié)的角速度、角加速度曲線,探究動力方程建立的適應(yīng)性和合理性,同時輸出優(yōu)化前后的機械手關(guān)節(jié)力矩,對比曲線驗證結(jié)構(gòu)優(yōu)化對機械手動力性能的提高。本課題研究對機械手理論模型和實際工作情況進行緊密聯(lián)系,提高機械手的設(shè)計和生產(chǎn)效率。通過現(xiàn)代機械設(shè)計方法,提高分析真確度,對于機械手的設(shè)計和開發(fā)提供了一定的經(jīng)驗。
【關(guān)鍵詞】：4R機械手 參數(shù)優(yōu)化 軌跡規(guī)劃 動力學(xué)分析 拉格朗日法 動力學(xué)仿真
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外機械手的發(fā)展10-13
• 1.2.1 國外機械手發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)機械手發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 課題來源及研究意義12-13
• 第2章 4R機械手結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化13-21
• 2.1 優(yōu)化方法概述13-15
• 2.1.1 優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學(xué)模型13-14
• 2.1.2 優(yōu)化設(shè)計方法的分類14-15
• 2.2 4R機械手結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化15-19
• 2.2.1 搬運機械手的工作空間和結(jié)構(gòu)形式15-16
• 2.2.2 搬運機械手的參數(shù)優(yōu)化模型16-19
• 2.2.3 優(yōu)化結(jié)果與分析19
• 2.3 本章小結(jié)19-21
• 第3章 4R搬運機械手動力學(xué)分析21-31
• 3.1 機器人動力學(xué)概述21
• 3.2 拉格朗日動力學(xué)分析法21-23
• 3.3 4R機械手模型的建立23-24
• 3.4 4R機械手動力學(xué)計算24-29
• 3.5 4R機械手系統(tǒng)動力學(xué)方程29-30
• 3.6 本章小結(jié)30-31
• 第4章 基于動力學(xué)分析的軌跡時間優(yōu)化31-42
• 4.1 動力學(xué)方法的軌跡規(guī)劃探究31-32
• 4.1.1 時間最短優(yōu)化方法的幾個分類31-32
• 4.1.2 規(guī)劃的研究方法32
• 4.2 4R搬運機械手的最短時間軌跡規(guī)劃32-39
• 4.2.1 機械手運動學(xué)反解32-34
• 4.2.2 求解機械手運動軌跡點的各關(guān)節(jié)角度34-36
• 4.2.3 機械手各個運動過程的時間優(yōu)化36-37
• 4.2.4 機械手各個運動過程的軌跡方程37-39
• 4.3 優(yōu)軌跡下的機械手各關(guān)節(jié)力矩39-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第5章 優(yōu)化后的 4R機械手動力學(xué)仿真42-54
• 5.1 ADAMS軟件簡介42-44
• 5.1.1 ADAMS主要常用運動副約束及函數(shù)42-43
• 5.1.2 ADAMS常用運動函數(shù)43-44
• 5.2 機械手ADAMS環(huán)境中建模44-46
• 5.2.1 4R機械手的Solidworks格式轉(zhuǎn)換44-45
• 5.2.2 4R機械手的ADAMS導(dǎo)入45-46
• 5.34R機械手的動力學(xué)仿真46-48
• 5.3.1 定義仿真變量條件46-48
• 5.3.2 4R機械手的動態(tài)仿真48
• 5.4 4R機械手關(guān)節(jié)角速度、角加速度仿真曲線及其分析48-51
• 5.5 優(yōu)化后的機械手關(guān)節(jié)力矩探究51-53
• 5.6 本章小結(jié)53-54
• 第6章 結(jié)論與展望54-57
• 6.1 結(jié)論54-55
• 6.2 展望55-57
• 參考文獻57-59
• 在學(xué)研究成果59-60
• 致謝60

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：4R搬運機械手參數(shù)優(yōu)化及動力學(xué)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：326101