协作式抛光机器人工作空间分析及运动学仿真

论文摘要

目前,对于形状复杂的自由曲面零件来说,手工抛光还是占据了主要地位。手工抛光质量不稳定、效率低,工作环境恶劣,从而影响其市场的竞争力。本论文介绍了一种协作式七自由度抛光机器人,可以实现任意曲面的抛光。首先,详细介绍了抛光机器人总体结构设计的思路,简单分析了整个机器人的系统设计。提出了一种协作式七自由度抛光机器人的机构,并进行了抛光头,运动副的结构设计。最后对整个抛光机器人的传动系统简要得进行了说明。其次,以机座为基坐标系建立抛光头和工作台的连杆坐标系,分别求出抛光头相对基座的运动学方程。然后,再根据所求得的运动学方程建立抛光头相对工作台的广义运动学方程;最后根据工作台上工件上的任意一点对广义运动学方程进行逆解分析。再次,对抛光机器人的工作空间进行了详细求解,介绍了抛光机器人工作空间的定义、求解方法,然后根据抛光机器人的结构,进行了基于蒙特卡洛方法的工作空间仿真。最后,采用PRO/E对抛光机器人进行建模,导入ADAMS软件进行分析,结果与实际相符合,并进行了抛光机器人协作加工的仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题相关领域的研究现状
• 1.2.1 抛光机器人的研究现状
• 1.2.2 抛光机器人的研究发展方向
• 1.2.3 课题相关理论方面的研究
• 1.3 课题的选题意义
• 1.4 课题的研究内容
• 第二章 抛光机器人的机构方案
• 2.1 引言
• 2.2 抛光机器人的总体结构设计思路
• 2.2.1 空间机构的组成元素
• 2.2.2 空间机构的自由度
• 2.2.3 单元变换的组合方式
• 2.2.4 抛光机器人的结构形式
• 2.3 系统设计
• 2.3.1 抛光头的设计
• 2.3.2 运动副设计
• 2.3.3 抛光机器人的传动系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 协作式抛光机器人的运动学分析
• 3.1 引言
• 3.2 机器人运动学方程的D-H 表示法
• 3.2.1 D-H 表示法
• 3.2.2 D-H 表示法的齐次坐标变换矩阵推导
• 3.3 协作式七自由度抛光机器人运动模型的建立
• 3.3.1 抛光机器人的连杆坐标系和D-H 表的建立
• 3.3.2 协作式抛光机器人的运动学方程
• 3.3.3 协作式抛光机器人的运动学反解
• 3.3.4 协作式抛光机器人的运动学反解计算实例
• 3.4 本章小结
• 第四章 协作式抛光机器人的工作空间分析
• 4.1 引言
• 4.2 工作空间定义
• 4.3 工作空间的描述
• 4.4 工作空间的解法
• 4.4.1 图解法
• 4.4.2 解析法
• 4.4.3 数值法
• 4.5 协作式抛光机器人的工作空间
• 4.5.1 抛光机器人的工作空间求解方法分析
• 4.5.2 工作空间的求解
• 4.6 本章小结
• 第五章 协作式抛光机器人的运动学仿真
• 5.1 引言
• 5.2 ADAMS 软件的介绍
• 5.2.1 虚拟样机仿真分析步骤
• 5.3 协作式抛光机器人的建模与仿真分析
• 5.3.1 抛光机器人虚拟样机模型建立
• 5.3.2 抛光机器人的运动学仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文