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移摆型机械手的运动分析与研究

作　者: 刘星
导　师: 陶柯
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 移摆型机械手运动分析轨迹规划仿真
分类号: TP241.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

工业机械手一般应用于企业的自动化生产线上，根据控制系统的设定可自动完成上下料、装配、喷涂、焊接等作业任务，真正实现作业任务的自动化、无人化操作。目前，大多数用于上下料作业任务的机械手都还属于第一代的“示教再现型”机械手。移摆型自动化上下料机械手的研究，就是在综合考虑企业加工生产线的作业任务、作业环境、经费预算等实际情况下，旨在为企业加工生产线设计一种可以自动完成上下料作业任务的移动摆动式机械手。本文对移摆型机械手的运动学进行了分析和研究，主要包括机构形式的选取、末端手爪位姿运动方程的建立、轨迹规划和三维实体模型的构建及运动学仿真操作，现将本课题的主要研究内容进行如下概括：首先，对机械手机械部分的主要组成部件进行分析和研究，并根据作业任务的要求，选用了平行四边形机构作为移摆型机械手的摆动机构，并最终确定了移摆型机械手的机构组成形式。其次，利用D-H方法对组成机械手的各个连杆进行了坐标系的建立，结合齐次变换矩阵理论最终推导出末端手爪相对于基坐标系的位姿变换矩阵。再次，对机械手作业过程的运动轨迹及所需完成的各个目标动作进行描述，使用直线定时插补理论对其运动轨迹进行直线插补计算，并求得了各个插值节点处对应的关节变量值。最后，使用UG三维绘图软件进行机械手三维模型的构建，并将其转存为动力学仿真分析软件ADAMS文件格式，使用ADAMS的约束库功能对机械手三维模型的各个关节添加约束及驱动，进行运动学仿真分析，并输出机械手各个组成关节及末端操作器的运动特性曲线图。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 工业机器人概述  10-12
  1.2 国内外发展概况  12-18
    1.2.1 美国机器人的发展  14-15
    1.2.2 日本机器人的发展  15-16
    1.2.3 我国机器人的发展  16-18
  1.3 课题来源及研究意义  18-19
  1.4 本文研究的主要内容及章节安排  19-21
    1.4.1 主要研究内容  19-20
    1.4.2 章节安排  20-21
第二章机械手机构的确定  21-36
  2.1 引言  21
  2.2 移摆型机械手方案要求  21-22
  2.3 移摆型机械手机构部分研究  22-29
  2.4 四种基本坐标形式的机器人  29-33
  2.5 机械手机构简图  33-35
  2.6 自由度确定  35
  2.7 本章小结  35-36
第三章机械手运动学分析  36-47
  3.1 引言  36
  3.2 位姿描述及分析  36-37
    3.2.1 位置的描述  36
    3.2.2 方位的描述  36-37
  3.3 坐标变换  37-39
  3.4 齐次变换矩阵  39
  3.5 描述机器人机构运动的 D-H 方法  39-41
  3.6 移摆型机械手运动学方程  41-44
  3.7 移摆型机械手运动学反解  44-46
  3.8 本章小结  46-47
第四章机械手运动路径轨迹规划  47-56
  4.1 引言  47-48
  4.2 移摆型机械手运动轨迹描述  48-50
  4.3 机器人直线定时插补理论  50-52
  4.4 机械手运动轨迹的直线定时插补  52-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章机械手运动学仿真  56-65
  5.1 引言  56-57
  5.2 ADAMS 动力学仿真软件简介  57-59
  5.3 机械手运动学仿真及误差分析  59-64
  5.4 本章小结  64-65
第六章结论  65-66
参考文献  66-68
在学研究成果  68-69
致谢  69

移摆型机械手的运动分析与研究

内容摘要

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