基于虚拟样机的智能拆除机器人工作装置设计与研究

论文摘要

智能拆除机器人是一种应用广、功能多、结构较为复杂的建设施工机械。随着智能拆除机市场竞争的不断加剧,其产品的开发效率及其可靠性日益成为最具挑战性的因素。由于新产品开发周期长、成本高、设计手段落后等原因导致我国传统工程机械行业缺乏市场竞争力,而日趋成熟的虚拟样机技术为新产品的快速开发,有效提高我国工程机械类产品的设计水平和市场竞争力提供了强有力的手段。本文将虚拟样机技术引入到智能拆除机器人的开发设计过程中,并主要做了以下几方面研究：1.介绍了虚拟样机技术的基本理论,综述了智能拆除机器人在国内外的研究现状和发展趋势,论述了将虚拟样机技术应用于智能拆除机器人设计的必要性。2.在分析了智能拆除机器人整机系统组成以及工作装置的设计要求与方法的基础上,依据虚拟样机技术的基本理论,利用CATIA软件对工作装置进行了三维设计。3.探讨了CATIA软件与ADAMS软件之间的数据传输途径以及应用ADAMS软件建立智能拆除机器人工作装置运动学与动力学仿真模型的方法。通过对智能拆除机器人各工况运动特性分析,建立了特定工况下的运动学和动力学模型,并进行了仿真分析。本文的研究工作为智能拆除机器人工作装置的设计和研究提供了一种有效的方法。所得结论对智能拆除机器人物理样机的试制和性能评估具有重要意义,对其它复杂机械设备的虚拟样机的建立和仿真分析具有一定参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 虚拟样机技术概述
• 1.1.1 虚拟样机的基本概念
• 1.1.2 虚拟样机技术的特点
• 1.1.3 虚拟样机技术的发展及应用现状
• 1.2 智能拆除机器人的发展动态及关键技术
• 1.2.1 智能拆除机器人的概况
• 1.2.2 国内外现状
• 1.2.3 智能拆除机器人的关键技术
• 1.2.4 拆除机器人的发展趋势
• 1.3 本文的主要内容及研究方法
• 第二章 智能拆除机器人工作装置的设计要求
• 2.1 工作装置的结构及工况分析
• 2.1.1 智能拆除机器人的组成
• 2.1.2 智能拆除机器人的工况分析
• 2.2 工作装置的设计原则
• 2.3 智能拆除机器人工作装置的设计要求
• 2.3.1 几何尺寸要求
• 2.3.2 结构强度要求
• 2.3.3 工作装置运动与动力特性要求分析
• 2.3.4 最大破碎冲击应力和各构件的重力
• 2.4 本章小结
• 第三章 智能拆除机器人工作装置的三维设计
• 3.1 智能拆除机器人工作装置的运动轨迹
• 3.1.1 工作装置的姿态计算
• 3.1.2 工作装置作业包络区的形成
• 3.2 CAD设计方法
• 3.3 三维设计软件CATIA简介
• 3.3.1 三维设计软件CATIA的概述
• 3.3.2 CATIA软件与其他同类软件的比较
• 3.4 CATIA三维建模方法
• 3.5 基于CATIA的智能拆除机器人工作装置建模过程
• 3.6 CATIA环境下工作装置的虚拟装配
• 3.6.1 装配模型
• 3.6.2 虚拟样机的装配方法
• 3.6.3 智能拆除机器人工作装置的干涉检查
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于ADAMS的智能拆除机器人工作装置仿真分析
• 4.1 ADAMS仿真软件介绍
• 4.2 ADAMS运动学方程
• 4.3 ADAMS动力学方程
• 4.4 ADAMS中系统运动学和动力学仿真模型的建立
• 4.4.1 ADAMS环境中工作装置仿真模型的建立
• 4.4.2 ADAMS环境下工作装置模型的导入
• 4.4.3 对工作装置施加约束和驱动
• 4.4.4 工作装置三维模型检验
• 4.5 ADAMS环境中工作装置虚拟样机的运动学仿真分析
• 4.5.1 智能拆除机器人作业范围仿真
• 4.5.2 液压锤从垂直指向地面抬升到指定作业点工况的运动仿真
• 4.6 ADAMS环境中工作装置虚拟样机的动力学仿真分析
• 4.6.1 液压破碎锤垂直地面进行破碎作业时各铰接点受力仿真分析
• 4.6.2 工作装置进行拨离作业工况下的各铰接点受力仿真分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢