滾絲機上下料機械手的設(shè)計、軌跡規(guī)劃及控制研究.pdf

1、伴隨著工業(yè)4.0時代的發(fā)展，各國制造業(yè)自動化和智能化水平得到了極大的提高，這與工業(yè)機器人的設(shè)計和使用息息相關(guān)。然而，目前國內(nèi)中小企業(yè)無力購買大量工業(yè)機器人，尤其滾絲工藝的上下料任務(wù)仍由人工完成，存在效率低下、安全系數(shù)低以及自動化水平低的問題。在這一研究背景下，本文在了解了國內(nèi)外滾絲機及上下料機械手的最新發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，通過掌握滾絲機的各項技術(shù)參數(shù)和軌跡要求，在考慮成本的前提下，設(shè)計出經(jīng)濟、適用的機械手系統(tǒng)，并對其進行理論研究和仿真分析

2、。
　　首先，本文介紹了上下料機械手的研究背景、意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，根據(jù)滾絲機實際的工藝要求，在Solidworks中對上下料機械手主要零部件的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)進行了設(shè)計，包括所用步進電機和減速器的選型，完成了上下料機械手機械系統(tǒng)部分的設(shè)計，為下文運動學(xué)和動力學(xué)仿真提供了一定的基礎(chǔ)。
　　然后，通過機器人的三維模型建立其D-H坐標(biāo)系，運用代數(shù)法計算機器人的正、逆向運動學(xué)方程，在MATLAB中運用SimMechani

3、cs工具箱對其進行虛擬桿件建模，通過仿真計算得到機器人的工作空間，從而有利于機器人位置的合理布置。運用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱對其進行正、逆向運動學(xué)仿真，驗證了運用代數(shù)法求得運動學(xué)方程的正確性。選取一段路徑對其進行關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃，為下文整條路徑的軌跡規(guī)劃提供了參考意義。
　　再次，根據(jù)機械手與滾絲機的空間布局求出了機械手上下料軌跡中一些關(guān)鍵點的坐標(biāo)，通過MATLAB求出其逆解，運用3次B樣條曲線對各

4、關(guān)節(jié)角度進行插值，得到的角度與時間的曲線作為ADAMS動力學(xué)仿真中的驅(qū)動函數(shù)，通過動力學(xué)仿真得到機械手末端的軌跡曲線、運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)。其中，運動學(xué)參數(shù)表明機械手能滿足滾絲機的上下料要求；動力學(xué)參數(shù)表明機械手能平穩(wěn)運行以及各關(guān)節(jié)電機選型合理。
　　最后，通過繪制機械手詳細的動作流程圖來確定機械手控制系統(tǒng)的I/O數(shù)，在此基礎(chǔ)上對其進行地址分配及PLC選型，運用STEP7-Micro/WIN軟件對其進行編程，給出了主程序和部分自動運