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海带打结原理研究及海带打结机器人系统设计

作　者: 王宇锐
导　师: 李哲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 打结原理悬链线运动仿真
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 77次
引　用: 1次
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内容摘要

自2005年推出了自动海带打结机器人以来,其打结效率和稳定性均处于国内先进水平,但一直难以实现产业化生产所要求的打结成功率。为了达到99%以上的打结成功率,进行了海带打结原理的研究以及新一代海带打结机器人的系统设计。取海带条的一条边线作为分析对象,对其进行受力分析并建立了海带线的数学模型,研究了端点等高、端点不等高和受到除端点外其他约束的海带线方程中待定系数的求解方法,利用平衡原理以及海带条长度已知的条件确定了海带线的方程。应用悬链线和拓扑学理论对海带成结机理和打结过程、海带条在成结过程中的形状、海带条与打结机构的位置关系等进行了深入的理论分析和计算。在整体布局上将海带打结机分为备料机构、送料机构、切断机构、夹紧机构、挡料机构和打结机构,通过对每一个机构的具体设计实现了海带打结的流水线作业。采用交流伺服电机作为打结夹爪转动的驱动源,实现了打结夹爪转动角度的闭环控制,增加了海带打结过程的灵活性。建立了海带打结机器人关键部位的虚拟样机模型并对打结过程进行运动仿真,验证了打结机构工作轨迹的合理性以及打结方法的可行性,为提高海带打结成功率提供了理论上的指导。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 海带打结及其相关理论的发展概况  9-15
    1.2.1 一代海带打结机  9-11
    1.2.2 自动打结技术研究现状  11-13
    1.2.3 悬链线理论的研究现状  13-15
  1.3 本文主要研究内容  15-17
第2章海带建模方法研究  17-26
  2.1 海带线数学模型的建立  17-20
  2.2 悬链线方程待定系数的解法  20-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章海带打结过程分析  26-38
  3.1 海带打结过程说明  26-27
  3.2 空间坐标系的建立  27-28
  3.3 打结过程运动轨迹分析  28-37
    3.3.1 状态1 分析  28-31
    3.3.2 状态2 分析  31-32
    3.3.3 状态3 分析  32-35
    3.3.4 状态4 分析  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章海带打结机系统设计  38-51
  4.1 结构设计  38-44
    4.1.1 一工位机构设计  38-40
    4.1.2 二工位机构设计  40-42
    4.1.3 三工位机构设计  42-44
  4.2 控制系统设计  44-50
    4.2.1 打结动作过程分析  44
    4.2.2 PLC的选型  44-46
    4.2.3 系统设计  46-50
      4.2.3.1 海带条有料的监测  46-47
      4.2.3.2 调速电机的控制  47-48
      4.2.3.3 伺服电机的控制  48
      4.2.3.4 气动系统的控制  48-50
  4.3 本章小结  50-51
第5章打结夹爪变形分析及打结机构的运动仿真  51-59
  5.1 打结夹爪变形分析  51-53
  5.2 打结过程运动仿真  53-56
  5.3 海带线的形状分析  56-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-63
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果  63-65
致谢  65

海带打结原理研究及海带打结机器人系统设计

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