六自由度喷涂机器人结构设计及控制

论文摘要

汽车制造业近年来在我国的高速发展扩大了喷涂机器人的需求,喷涂机器人的结构设计及其控制成为我国实现自主研发喷涂机器人亟需解决的问题。本文以六自由度喷涂机器人为研究对象,对其结构及控制系统进行了研究。全文工作及所取得的成果如下:1.基于D-H法建立了机器人三自由度中空偏交型手腕的驱动轴坐标系,在运动学分析的基础上,利用Maple软件绘制了手腕的工作空间;依据手腕具体传动结构及诱导转角的计算得出输入转角与输出转角的关系,并利用ADAMS软件对手腕进行了运动学仿真,输出了与理论计算一致的转角关系。由此证明了手腕结构方案的可行性。2.利用一种简便而又具有通用性的适宜于工程设计的方法确定了关节型喷涂机器人的主要结构参数,并在对六自由度喷涂机器人运动学分析的基础上利用Matlab软件绘制出整个机器人的工作空间,验证了结构参数的正确性。3.针对汽车涂装生产线喷涂机器人的布局和对单一机器人运动控制的要求,提出了基于MP2300运动控制器+现场总线的分布式控制系统,并完成了喷涂机器人运动控制系统的硬件集成工作,绘制了主要硬件电气原理图,设计了I/O接口。本文的研究工作为喷涂机器人结构设计及其控制奠定了基础,同时为相关问题的研究提供了借鉴方法和经验。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外喷涂机器人研究概况
• 1.2.1 国外概况
• 1.2.2 国内概况
• 1.3 喷涂机器人相关技术
• 1.3.1 示教再现机器人
• 1.3.2 网络控制系统
• 1.4 本文研究主要内容
• 第二章 手腕的结构设计及运动学分析与仿真
• 2.1 手腕总体结构的确定
• 2.1.1 汽车涂装工艺对手腕的要求
• 2.1.2 手腕结构及工作原理设计
• 2.2 手腕运动学分析
• 2.2.1 D-H法简介
• 2.2.2 中空偏交型手腕D-H坐标系及其参数的确立
• 2.2.3 手腕正运动学分析
• 2.2.4 手腕逆运动学分析
• 2.3 手腕逆运动学实例计算及工作空间分析
• 2.4 手腕结构详细设计与仿真分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 机器人操作机位置机构的研究
• 3.1 位置机构的选型
• 3.2 位置机构尺寸参数的确定
• 3.3 六自由度喷涂机器人工作空间分析
• 3.3.1 喷涂机器人正运动学分析
• 3.3.2 喷涂机器人工作空间分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 控制系统总体设计
• 4.1 控制系统功能需求分析
• 4.2 控制系统总体规划
• 4.3 控制系统硬件选择
• 4.3.1 运动控制器的选择
• 4.3.2 MP2300 其他模块的选择
• 4.3.3 机构驱动方式选择
• 4.3.4 MECHATROLINK现场总线
• 4.4 控制系统电气原理及I/O接口设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文结论与展望
• 5.1 全文结论
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢