去毛刺機(jī)器人設(shè)計及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、毛刺是金屬零件制造生產(chǎn)過程中的自然現(xiàn)象，嚴(yán)重影響零件的加工質(zhì)量、制造成本、生產(chǎn)效率、使用性能、工作壽命等。目前，我國汽車鋁合金車輪年產(chǎn)量世界第一，而車輪毛刺的去除一直困擾著我國車輪制造商。毛刺的去除方法有多種，由于各種原因，我國大部分企業(yè)仍然采用的是人工去毛刺的方法。很顯然，傳統(tǒng)的人工打磨去毛刺已很難適應(yīng)大批量、高要求的零件加工。而機(jī)器人去毛刺具有精度高、效率高、靈活性高、工作壽命長、對環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為最有前途的去毛刺方法。本文

2、即為江蘇某車輪廠研制一臺去毛刺機(jī)器人，具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際使用價值。
　　本文首先對去毛刺機(jī)器人的各部件材料、總體結(jié)構(gòu)和各關(guān)節(jié)傳動方案進(jìn)行分析研究。設(shè)計了六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人，手腕采用RBR型手腕。設(shè)計了多種關(guān)節(jié)傳動方案，綜合考慮，選擇最優(yōu)的傳動方案。根據(jù)設(shè)計的傳動方案，選擇諧波減速器型號，計算齒輪參數(shù)，選擇關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)型號，確定去毛刺機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)。完成了去毛刺機(jī)器人本體支撐結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)的設(shè)計。
　　對機(jī)器人去

3、毛刺方式進(jìn)行分析研究，使機(jī)器人末端安裝刀具，沿車輪輪廓進(jìn)行去毛刺，整個過程分為兩個部分:一是對去毛刺路徑進(jìn)行軌跡規(guī)劃，保證刀具沿毛刺分布方向合理運(yùn)動;其次給刀具施加適當(dāng)?shù)牧?，確保徹底去除毛刺的同時避免對車輪表面的損傷。并針對機(jī)器人去毛刺過程中可能存在的干涉現(xiàn)象和過切現(xiàn)象，設(shè)計了彈性末端執(zhí)行器。
　　對去毛刺機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動仿真研究。建立基于D-H坐標(biāo)系的去毛刺機(jī)器人運(yùn)動學(xué)方程，進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析。利用Pro/E建立去毛刺機(jī)器人虛擬樣機(jī)模

4、型，通過Mech/Pro接口導(dǎo)入到ADAMS中進(jìn)行運(yùn)動仿真，在后處理模塊中得到關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角、關(guān)節(jié)速度、關(guān)節(jié)力矩等重要參數(shù)信息，為去毛刺機(jī)器人物理樣機(jī)的設(shè)計提供重要的參考依據(jù)。在ANSYS軟件中創(chuàng)建腰部、臂部和肘部的模態(tài)文件，替代原先的剛性機(jī)構(gòu)，進(jìn)行剛?cè)狁詈戏隆２θ嵝曰牟考M(jìn)行應(yīng)力分析，提出腰部、臂部和肘部的迸一步優(yōu)化方案。
　　最后，針對傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人專用控制器維修困難，成本高，編程較難，工人不易掌握等缺點(diǎn)以及工廠現(xiàn)有設(shè)備的條件下