本文關鍵詞：輪轂搬運機器人設計及控制系統(tǒng)研究

  更多相關文章： 輪轂搬運機器人 結構設計 SolidWorks建模 運動學仿真 液壓系統(tǒng) 控制系統(tǒng)

【摘要】：隨著工業(yè)自動化的飛速發(fā)展,機器人越來越多的應用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,本文針對江蘇某車輪輪轂加工廠的輪轂加工生產(chǎn)線,輪轂毛坯在不同工作臺間進行加工時,目前仍然采用人工進行搬運的方法,為其研制一種搬運機器人,能夠實現(xiàn)輪轂在加工過程中各工作臺和傳送帶間轉換時的自動搬運,降低了輪轂的生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率。本文首先針對輪轂這一搬運對象的結構和特點,對機器人的各關節(jié)部件和整體結構進行分析研究,設計了機器人各機構及整體的尺寸和造型,并利用SolidWorks對其進行三維造型設計,在此基礎上,為了驗證其機構設計的合理性,利用ANSYS Workbench對機器人運動過程中的關鍵受力部位做了有限元分析,得到其位移和應力云圖,并做了相應的修改和調整。對機器人進行運動學仿真研究。在確定機器人整體結構的基礎上,建立機器人的D-H坐標系,得到其總變換矩陣,即運動學正解,再通過運動學逆解,得到機器人各關節(jié)變量表達式。并利用仿真軟件MATLAB對機器人的結構進行建模,對其進行仿真,通過仿真得到各關節(jié)的位移—時間曲線,進一步驗證了機械手結構設計的合理性。對機器人驅動方式進行分析研究。為了保證負載和運動的穩(wěn)定性,采用液壓驅動方式,根據(jù)機器人的整體結構特點,設計其液壓驅動系統(tǒng),給出了液壓系統(tǒng)原理圖,在此基礎上利用仿真軟件AMESim 對液壓系統(tǒng)各馬達及液壓缸的動態(tài)特性進行仿真,得到相應的時間曲線,驗證液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性,并就液壓系統(tǒng)仿真本身做了改進,從而保證液壓系統(tǒng)設計的正確性和可靠性。最后,針對傳統(tǒng)工業(yè)機器人專用控制器維修困難,成本高,編程較難,工人不易掌握等缺點以及工廠現(xiàn)有設備的條件下,對基于PLC的機器人控制系統(tǒng)進行研究。采用三菱FX2N系列PLC,根據(jù)控制的需要,設計了PLC控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng),分析了機器人在一個周期內的工作流程,并針對該流程設計了控制系統(tǒng)的PLC梯形圖程序,設計了搬運機器人的控制系統(tǒng),完成對機器人的控制。
【關鍵詞】：輪轂搬運機器人 結構設計 SolidWorks建模 運動學仿真 液壓系統(tǒng) 控制系統(tǒng)
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 工業(yè)搬運機器人發(fā)展概況14-17
• 1.1.1 搬運機器人國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.1.2 搬運機器人國內研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2 基于PLC的機器人控制系統(tǒng)應用現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本課題主要研究內容18
• 1.4 課題研究意義18-19
• 1.5 本章小結19-20
• 2 搬運機器人結構設計及有限元分析20-32
• 2.1 引言20-21
• 2.2 整體方案設計21-24
• 2.2.1 機器人坐標系21-22
• 2.2.2 機器人驅動系統(tǒng)22-23
• 2.2.3 機器人整體結構設計23-24
• 2.3 機器人機械機構設計24-28
• 2.3.1 手部設計24-25
• 2.3.2 回轉機構設計25-26
• 2.3.3 伸縮及導向機構設計26-27
• 2.3.4 升降及導向機構設計27
• 2.3.5 整體結構設計27-28
• 2.4 有限元分析28-31
• 2.4.1 手指28-30
• 2.4.2 手指架30-31
• 2.5 本章小結31-32
• 3 機器人運動學分析32-46
• 3.1 位姿和坐標描述32-34
• 3.1.1 位姿描述32-33
• 3.1.2 坐標變換33-34
• 3.2 運動學求解與分析34-40
• 3.2.1 D-H坐標簡介34-37
• 3.2.2 機器人D-H坐標系的建立37-38
• 3.2.3 機器人運動學正、逆解38-40
• 3.3 MATLAB仿真40-43
• 3.4 本章小結43-46
• 4 液壓系統(tǒng)設計與分析46-62
• 4.1 液壓系統(tǒng)原理圖設計46-48
• 4.1.1 機器人液壓系統(tǒng)的基本組成46-47
• 4.1.2 液壓系統(tǒng)基本回路確定47-48
• 4.2 液壓系統(tǒng)設計計算與選型48-51
• 4.2.1 液壓缸的載荷計算49
• 4.2.2 液壓缸主要結構尺寸的驗算49-50
• 4.2.3 液壓系統(tǒng)負載流量計算50
• 4.2.4 液壓泵和電機的選型50-51
• 4.3 AMESIM仿真51-60
• 4.3.1 AMESim簡介51-52
• 4.3.2 液壓系統(tǒng)AMESim建模52-55
• 4.3.3 液壓系統(tǒng)AMESim仿真與分析55-59
• 4.3.4 液壓系統(tǒng)AMESim仿真系統(tǒng)改進59-60
• 4.4 本章小結60-62
• 5 機器人PLC控制系統(tǒng)研究62-76
• 5.1 PLC簡介62-64
• 5.1.1 PLC的工作原理62-63
• 5.1.2 PLC的硬件組成63-64
• 5.1.3 FX系列PLC的編程器件64
• 5.2 機器人控制系統(tǒng)設計64-67
• 5.2.1 機器人的工作流程64-65
• 5.2.2 控制系統(tǒng)硬件設計65-66
• 5.2.3 PLC的I/O配置66-67
• 5.3 PLC控制程序設計67-74
• 5.4 本章小結74-76
• 6 總結與展望76-78
• 6.1 總結76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-84
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果84

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本文編號：953455