4-DOF含閉鏈結(jié)構(gòu)碼垛機器人工作性能評價及參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、碼垛機器人在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應用，其機構(gòu)設計方案和結(jié)構(gòu)參數(shù)等關(guān)系到機器人的工作空間設計與優(yōu)化、運動軌跡規(guī)劃、作業(yè)功率消耗、機構(gòu)定位精度等，因此從提升機器人工作性能的角度對其機構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設計一直是產(chǎn)品研發(fā)中的重要工作內(nèi)容，同時，也是確定關(guān)節(jié)驅(qū)動電機選型方案的一個重要前提。
　　基于此種背景，本文以滿足碼垛機器人結(jié)構(gòu)緊湊和輕量化要求、降低驅(qū)動力矩峰值及作業(yè)能耗為目的，對碼垛機器人的工作性能評價方法及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等進行系統(tǒng)研究

2、。
　　首先，在運動學分析中將含閉鏈混聯(lián)機器人簡化為串聯(lián)機器人，通過D-H法建立坐標系，獲取其運動學正解、逆解的解析解，并分析碼垛機器人任務空間與工作空間之間的位置關(guān)系，提出一種將最小長方體任務空間轉(zhuǎn)化為平面矩形任務空間的方法，以此基礎(chǔ)上提出一種碼垛機器人工作空間的量化評價方法。
　　另一方面，以Kane法推導含閉鏈碼垛機器人的動力學方程，通過SimMechanics仿真模型驗證了上述動力學方程的正確性。從驅(qū)動力矩峰值與作業(yè)

3、能耗的角度對其工作性能進行分析評價，并考察了機器人關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對其動力學性能的影響。
　　以上述運動學和動力學分析為基礎(chǔ)，提出了一種面向含閉鏈結(jié)構(gòu)碼垛機器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方案，此方案將優(yōu)化過程分為兩步:首先，從機器人工作空間滿足任務空間要求的角度確定最佳桿件長度與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角活動范圍;然后，以驅(qū)動力矩峰值與作業(yè)能耗最優(yōu)確定關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的截面尺寸及質(zhì)心位置等參數(shù)。通過算例驗證:應用此優(yōu)化設計方案，可以使得優(yōu)化后的機器人結(jié)構(gòu)剛度不低于原結(jié)構(gòu)