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喷涂机器人防爆系统设计与动力学分析

作　者: 聂勇刚
导　师: 许瑛
学　校: 南昌航空大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 喷涂机器人 运动学 防爆气路系统 防爆检测装置 动力学分析
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 34次
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内容摘要


工业机器人是现代制造装备的关键部件，是工业自动化生产线的基础，喷涂机器人作为工业机器人中重要的一员，其应用遍及各个行业。目前国内企业用的喷涂机器人几乎被国外垄断，这就迫切需要企业自主研发具有国外先进水平的喷涂机器人，大幅提高我国高端制造产业的国际竞争力。本文主要针对喷涂机器人的防爆系统设计和动力学分析展开研究，设计了一种基于正压通风型原理的正压防爆检测装置和防爆气路系统，并利用牛顿-欧拉方法建立机器人动力学模型。主要研究内容如下：本文基于机器人学理论建立的喷涂机器人运动学模型，通过求解计算机器人的末端位姿，有效仿真机器人的连续运动。采用蒙特卡洛法对喷涂机器人三维工作空间和灵活工作空间进行仿真，完成了喷涂机器人灵活性及运动学分析。通过详细介绍各种防爆形式的特点及其应用场合，选择正压型的防爆形式作为喷涂机器人的防爆方式。提出了正压补偿型和正压通风型的两种防爆气路系统，通过综合比较分析两种气路系统的优缺点，最终选择了正压通风型的气路系统。详述了正压防爆装置中流量和压力检测装置的设计过程，并且对于喷涂机器人关节密封腔内可能存在的气路死角，提出了特殊的气路布线方式。在对喷涂机器人运动学分析的基础上，利用牛顿欧拉法建立了机器人的动力学方程，实现了机器人动态过程的惯性负载、关节速度、关节加速度与驱动力矩的计算，为电机选型提供分析和评价依据。本文的研究工作为喷涂机器人防爆系统的设计及其动力学分析奠定了基础，同时为相关内容的研究提供了借鉴方法和经验。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章 绪论  8-17
  1.1 课题研究的背景及意义  8-9
  1.2 工业机器人的发展及研究现状  9-12
    1.2.1 工业机器人的发展史  9
    1.2.2 国内外工业机器人研究现状  9-11
    1.2.3 工业机器人的发展趋势  11-12
  1.3 喷涂机器人国内外研究现状及发展趋势  12-13
  1.4 国内外喷涂机器人防爆技术研究现状  13-15
  1.5 本课题来源和主要研究内容  15-17
第2章 喷涂机器人运动学与工作空间分析  17-31
  2.1 引言  17-18
  2.2 15Kg喷涂机器主要技术参数  18-20
  2.3 机器人位姿矩阵的建立  20-24
    2.3.1 刚体位姿的描述  21-23
    2.3.2 位姿矩阵的建立  23-24
  2.4 机器人运动学正解  24-27
  2.5 工作空间分析  27-31
    2.5.1 工作空间的常用分析方法  27
    2.5.2 蒙特卡洛法  27-31
第3章 喷涂机器人防爆气路系统方案的确定  31-38
  3.1 引言  31
  3.2 防爆电器设备的形式  31-33
    3.2.1 爆炸性混合物产生爆炸的条件  31-32
    3.2.2 防爆形式的分类  32-33
  3.3 喷涂机器人防爆气路系统研究方案的确定  33-38
    3.3.1 正压防爆形式的确定  33-34
    3.3.2 正压防爆气路系统的方案  34-38
第4章 喷涂机器人防爆检测装置的设计与实验分析  38-52
  4.1 引言  38
  4.2 正压防爆检测装置的设计原理  38-41
    4.2.1 正压防爆检测装置流速检测的设计原理  38-39
    4.2.2 流速检测的选择  39-41
  4.3 正压防爆检测装置的设计  41-44
    4.3.1 流量检测的设计  41-43
    4.3.2 压力检测的设计  43-44
  4.4 正压防爆检测装置的调试  44-48
    4.4.1 流量组压差开关的调试  45-48
    4.4.2 压力组压差开关的调试  48
  4.5 喷涂机器人内部绕线  48-50
    4.5.1 换气过程内部绕线  49-50
    4.5.2 维持正压过程内部绕线  50
  4.6 防爆检测装置的安装与实验分析  50-52
第5章 喷涂机器人动力学分析  52-68
  5.1 引言  52
  5.2 机器人动力学的研究方法  52-56
  5.3 连杆末端速度和关节速度分析  56-62
    5.3.1 连杆的速度和加速度推算原理  56-58
    5.3.2 旋转关节的连杆运动传递分析  58-59
    5.3.3 喷涂机器人末端速度与关节速度分析  59-61
    5.3.4 喷涂机器人连杆静力学分析  61-62
  5.4 喷涂机器人动力学建模与分析  62-66
  5.5 关节空间动力学与操作空间动力学  66-68
第6章 总结和展望  68-70
  6.1 全文总结  68
  6.2 论文的创新之处  68-69
  6.3 存在的不足与展望  69-70
参考文献  70-73
发表论文和参加科研情况说明  73-74
致谢  74-75
附录 1：喷涂机器人关节密封腔内部绕线图  75-76
附录 2：喷涂机器人正压通风型防爆密封腔技术参数  76-79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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