基于公理设计的摩托车车把集成装焊系统设计与仿真

论文摘要

机器人在焊接、喷涂和装配等工业领域得到广泛应用,焊接机器人在汽车、摩托车等工业领域应用广泛,不仅能提高汽车、摩托车的尺寸精度、一致性及外观质量等,同时能使汽车、摩托车生产向小批量、多品种快速转换。同时随着制造活动和过程集成化要求,多机器人协同工作的应用系统作为一种新的基于先进生产技术的自动化生产模式逐渐受到关注。公理设计理论作为一种新的、有效的设计理论和方法为设计活动提供了理论依据,两条设计公理作为评判设计优劣的依据,给设计者提供了一种在设计初期建立自己设计思路的工具。公理设计把设计过程标准化为通用的设计框架,指导设计者进行正确设计决策,对缩短制造系统设计的前期时间、降低制造成本、提高产品质量和可靠性以及最有效地满足所需要的功能具有重要的意义。本文以公理设计为理论依据,应用公理设计理论设计框架,通过功能域和结构域之间的映射变换,完成摩托车车把自动装配与焊接系统的功能结构分解以及功能独立性和设计分解一致性的分析,得到系统的等级结构模型和各个子系统之间的相互影响关系。根据系统的功能需求与设计参数之间的映射关系得到完整的设计矩阵,分析叶设计参数之间的影响关系,确定系统的设计顺序以及设计流程,然后基于信息公理对系统方案进行优化。最后通过机器人轨迹规划和系统的计算机运动仿真验证系统设计的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 自动装配与焊接系统的国内外发展现状
• 1.3 公理设计理论的应用及国内外发展状况
• 1.4 本论文研究的内容和意义
• 1.4.1 本论文研究的内容
• 1.4.2 本论文研究的意义
• 1.5 论文研究框架
• 第2章 公理设计理论概述
• 2.1 公理设计的基本概念
• 2.1.1 设计域
• 2.1.2 “之”字形映射
• 2.1.3 设计层次结构树
• 2.2 设计公理
• 2.3 设计公理的数学描述
• 2.3.1 独立公理
• 2.3.2 信息公理
• 2.4 设计公理的推论及定理
• 2.4.1 推论
• 2.4.2 定理
• 第3章 摩托车车把集成装焊系统的功能结构分解与分析
• 3.1 摩托车车把集成装焊系统的基本功能需求分析
• 3.2 设计过程模型
• 3.2.1 摩托车车把集成装焊系统的设计分解过程
• 3.2.2 摩托车车把集成装焊系统的设计分析过程
• 3.3 摩托车车把集成装焊系统的结构分解
• 3.3.1 第一级结构分解
• 3.3.2 第二级结构分解
• 3.3.3 第三级结构分解
• 3.4 摩托车车把集成装焊系统结构分析
• 第4章 摩托车车把集成装焊系统方案设计
• 4.1 上料系统设计
• 4.1.1 零件传输机构设计
• 4.1.2 夹具体设计
• 4.1.3 上料时序规划
• 4.2 自动焊接系统设计
• 4.2.1 转位工作台设计
• 4.2.2 焊接任务规划
• 4.2.3 焊接轨迹规划
• 4.3 控制系统设计
• 第5章 摩托车车把集成装焊系统的设计优化
• 5.1 机器人手爪的优化设计
• 5.2 上料系统的优化设计
• 第6章 摩托车车把集成装焊系统的计算机仿真
• 6.1 仿真的目的
• 6.2 机器人的运动学方程
• 6.3 机器人轨迹规划方法
• 6.3.1 关节空间法
• 6.3.2 直角坐标空间法
• 6.4 上、下料机器人轨迹规划
• 6.5 焊接机器人轨迹规划
• 6.5.1 焊枪坐标
• 6.5.2 焊枪轨迹规划
• 6.6 系统仿真
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢