| 题名 | 高速重载码垛机器人柔性动力学建模和动态性能分析 |
| 作者 | 刘清辉 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 芮执元 |
| 关键词 | 码垛机器人 柔性动力学 振动特性 Hamilton原理 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 码垛机器人由于其高效、快速、清洁的优点而被广泛应用于目前工业制造的生产线上,是实现现代制造业自动化的重要设备。对于铝锭连铸生产线而言,码垛机器人的可靠性和稳定性对整个生产线的生产效率和经济效益都有着重大的影响,而作为码垛机器人关键部件的机械臂的振动将严重影响整机的稳定运行,甚至引发机械臂的断裂。因此分析码垛机器人在高速重载时的动态特性有助于了解码垛机器人机械臂的振动机理,为码垛机器人的结构优化和控制器设计提供理论依据,对提高其稳定性和工作速度有着重大的意义。本文的主要研究内容与成果如下:(1)研究高速重载码垛机器人的整体结构和各部件的位姿关系。利用Wittenburg的图论分析方法对多连杆结构的码垛机器人进行了结构分析和力分析,通过码垛机器人的树状图得到各个关节的运动和力(力矩)的关系。利用D-H参数法建立了码垛机器人各个关节的位姿关系,通过齐次变换矩阵的运算得到末端点在基座标下的位姿,结果表明其运动符合工作空间的要求。(2)研究高速重载下码垛机器人的动态特性。针对MPL300码垛机器人的高速重载工况条件,得到该码垛机器人基本动力学参数。通过Hamilton原理建立在负载下码垛机器人含柔性关节的动力学模型,并推导出其质量矩阵、刚度矩阵、哥氏加速度阵等。通过五阶龙格库塔法对运动方程求解,得到一个工作周期内的运动参数(位移、速度、加速度),结果表明:关节柔性导致惯性力对关节的影响不可忽视,而振动主要集中在小臂关节处,甚至会使小臂关节处承受一定的循环载荷(惯性力)。(3)研究高速重载下码垛机器人的关节振动特性。针对高速重载下码垛机器人的关节振动,以关节变形的位移参数为基础,通过傅里叶变换得到各个关节振动的频域响应和时频特性。分析该码垛机器人关键部件的关节振动特性,结果表明:振动发生在启动停止和运动方向改变的瞬时,而启停时刻的振幅呈衰减趋势,运动方向改变的瞬时振幅则是出现最大峰值。(4)模拟码垛机器人动态特性。根据高速重载码垛机器人的真实工况,确定其仿真环境,在ADAMS中建立码垛机器人虚拟样机。利用ADAMS得到码垛机器人仿真的驱动函数。并针对码垛机器人动态响应特性进行仿真,验证码垛机器人设计的合理性。(5)研究码垛机器人关键部件动态特性。利用码垛机器人小臂关节加速度参数,计算机械臂小臂各个截面的动态应力,分析机械臂小臂断裂原因,结果表明:拉压应力交替循环作用是机械臂小臂断裂的主要因素。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 73 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94799]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘清辉. 高速重载码垛机器人柔性动力学建模和动态性能分析[D]. 2019. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论