工业码垛机器人结构的分析与研究结论
时间:2017-12-06
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来源:机器人在线--技术应用
结论
随着工厂企业现代化设备的比例加重,要求的生产速度以不断提高,通过人们的劳力劳动来施行搬运、码垛、卸载等任务己然不能满足要求,再加上年轻体壮的年轻人对于搬运等强劳力劳动的工作的排斥,工业机器人的出现成为了必然。
码垛机器人经过国内外几十年的发展,在技术以及设计上都有了很高的水平。它的出现一方面给生产加快了速度,提高了生产效率;另一方面,通过提高码垛层数,节约了厂区空间以及仓库空间,也是另一种形式的节约资本。然而,国内的工厂使用的码垛机器人多来自欧美、日本等外国进口,本国研发的机器人在很多重工业场合还是无法使用,存在着精度不够,灵活性不高,可靠性无法得到满足等严重问题。随着近年来,国家对于研发机器人性能方面给予了极大的支持,目前很多高校以及学者在进行这方面的工作研究。而现在研发出了的码垛机器其灵活性很差,所以对机器人灵活性还是有很高的影响,所以研究一个在性能上既可以满足工作要求要不影响灵敏度的机器人是一项具有很高意义的研究。
为了实现这样的研究,本文设计了一款四自由度的码垛机器人。采用Solidworks对机器人的结构模型进行了设计,对其运动学、动力学进行了分析,同时采用MATLAB对其运动空间进行了分析。本文有采用MATLAB对机器人的运动学以及动力学进行了仿真,初步的实现了设计要求。最后,本文为了验证机器人菜具有载荷情况下的安全性,对其瞬态动力以及静力进行了分析。本文的详细内容如下:
通过对研究背景的研究以及国内外研究现状的分析,加上国内高校学者的研究成果,了解到当前我国对于机器人的研究现状,码垛机器人的研究存在哪些不足之处,本文研究具有哪些意义。为本文的研究提供了可靠而有力的佐证。
在文中第二部分对码垛机器人运动学进行了分析,首先,通过D_ H法建立连杆坐标系,得到运动学正解,然后在根据得到的运动学方程,得到运动学逆解,最后建立了机器人的雅可比矩阵。采用MATLAB对机器人的运动空间进行了分析以及仿真,同时对码垛机器人的运动学进行了仿真,得到了运动轨迹以及运动时的速度、加速度等曲线仿真。
采用牛顿-欧拉方程法对码垛机器人的动力心存进行了分析。首先介绍牛顿-欧拉方程与拉格朗日等方法以及各自存在的优缺点,然后结合本文设计的机器人,得到了牛顿-欧拉方程,最后结合运动学中的相关参数,得到各关节的力矩。
采用Ansys Workbench进行码垛机器人各关键关节的有限元分析。总之,本位基本上实现的了设计要求,但由于时间限制,仍然可能存在几点不足之处:
由于是时间的限制,有部分内容并没有得到完善,比如机器人在可靠性以及精度上的测试,在以后的工作中仍然需要继续调试。
在研究过程中为了方便实验,忽略了许多因素,也做出了很多的假设,这样必然会导致研究内容不全面,比如机构中的摩擦、间隙以及变形;在建立动力学时都是以刚体来进行研究,并没有考虑到杆件的柔性对机器人动力学分析的影响。以柔性动力学的建模方法来设计出机器人柔刚结合的动力学模型具有十分重要的意义。
在进行机器人运动空间以及运动学仿真时只是单一的进行仿真,没有与相关的软件结合起来,这样仿真出来的结果有可能偏离实际,可能会产生错误,在以后的工作应该从这方面考虑,使得仿真结果更加贴近实际机器人的运动情况。
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