碼垛機(jī)器人關(guān)鍵部件動態(tài)性能分析.pdf

1、鋁具有良好的耐蝕性、導(dǎo)電性和易加工性，是極為重要的基礎(chǔ)工業(yè)原材料。近年國家對環(huán)境污染異常重視，提出清潔生產(chǎn)、降低能源消耗、增加單位產(chǎn)能等一系列方針政策。電解鋁產(chǎn)業(yè)迫切要求更高效的鋁錠連鑄生產(chǎn)線，生產(chǎn)鏈上各項工作環(huán)節(jié)都應(yīng)滿足高效原則，以生產(chǎn)線末端鋁錠層的搬運(yùn)和堆垛環(huán)節(jié)為例，層碼垛機(jī)器人工作的穩(wěn)定性和搬運(yùn)速度的快慢直接影響了整個生產(chǎn)線效率的提升。為了確保機(jī)器人能夠可靠的用于人類的生產(chǎn)活動，評價高速重載機(jī)器人在正常運(yùn)行過程中的動態(tài)性能顯得尤為

2、重要。本文以MPL300高速重載碼垛機(jī)器人為研究對象，主要研究內(nèi)容與成果如下：
　　首先對機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析方法做了簡單描述，用平面運(yùn)動分析方法（圖解法）和齊次坐標(biāo)變換法建立了該碼垛機(jī)器人運(yùn)動學(xué)方程，隨后依據(jù)機(jī)器人的齊次坐標(biāo)軸變換矩陣，得出機(jī)器人雅克比矩陣，對機(jī)器人作業(yè)空間靈活性進(jìn)行了評價，結(jié)果顯示該機(jī)器人靈活性相對較高，可滿足日常使用要求。
　　其次，推導(dǎo)出整個機(jī)器人系統(tǒng)的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型。以柔性梁的運(yùn)動學(xué)方程為基礎(chǔ)，把碼

3、垛機(jī)器人看成剛?cè)狁詈象w，對剛性體子部件和柔性體子部件分別進(jìn)行了動力學(xué)分析，用拉格朗日方法又結(jié)合了系統(tǒng)動量守恒定律建立了碼垛機(jī)器人剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型。
　　然后，運(yùn)用動力學(xué)仿真軟件 ADAMS分別對機(jī)器人進(jìn)行剛性和剛?cè)狁詈戏抡妗７治隽舜a垛機(jī)器人在一個工作循環(huán)內(nèi)的運(yùn)動過程，對比了機(jī)器人剛性和剛?cè)狁詈蠣顟B(tài)下手腕末端點(diǎn)處的位移、速度和加速度圖像。仿真結(jié)果表明：傳統(tǒng)的剛體運(yùn)動學(xué)的分析方法已經(jīng)不能滿足實際要求，在大范圍搬運(yùn)過程中，由于速度和負(fù)

4、載大小的影響，機(jī)器人小臂桿件可能會發(fā)生柔性變形，對末端執(zhí)行器的運(yùn)動精度有較大影響，用剛?cè)狁詈戏椒M機(jī)器人的實際工況顯得更加直觀與準(zhǔn)確。
　　最后，對碼垛機(jī)器人關(guān)鍵部件的動態(tài)性能進(jìn)行了分析。先對機(jī)器人的手腕、大臂、小臂在負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行靜力學(xué)分析；以靜力學(xué)的計算結(jié)果為邊界條件，對大臂和小臂部件進(jìn)行有限元分析；然后進(jìn)行相應(yīng)模態(tài)分析得到關(guān)鍵部件低階模態(tài)頻率和振型，找出沖擊振動時易引起部件結(jié)構(gòu)變形的薄弱環(huán)節(jié)，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計該碼垛機(jī)器人關(guān)