工業(yè)機(jī)器人動力學(xué)仿真及有限元分析.pdf

1、自1995年美國推出世界上第一臺Unimate型機(jī)器人以來，工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量在世界范圍內(nèi)不斷增長，焊接從一開始就是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最重要的領(lǐng)域之一，焊接機(jī)器人能顯著提高焊接質(zhì)量和工作效率，減輕工人的勞動強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本和對工人操作技術(shù)的要求，它的廣泛應(yīng)用和國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化，對實現(xiàn)我國在21世紀(jì)前半葉成為世界制造強(qiáng)國的目標(biāo)具有非常重要的意義。本文針對一臺6R焊接機(jī)器人，系統(tǒng)分析了其動力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)特性。
　　 首先運(yùn)用D-H方法，建

2、立了該機(jī)器人的連桿坐標(biāo)系，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)正反解、求解了機(jī)器人的雅可比矩陣；對機(jī)器人進(jìn)行了詳細(xì)的靜力學(xué)、動力學(xué)分析；利用Robotic Toolbox和Matlab編程實現(xiàn)了機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)可視化仿真，直觀地反映了機(jī)器人各關(guān)節(jié)變量與末端位姿矩陣之間的關(guān)系，為機(jī)器人的三維圖形仿真提供了參考；利用Matlab/Simulink建立了機(jī)器人的動力學(xué)仿真模型，編制了相應(yīng)的Matlab計算程序，通過動力學(xué)仿真，得到了運(yùn)動過程中機(jī)器人

3、各關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩的變化曲線，為合理選擇驅(qū)動電機(jī)、軸承等關(guān)鍵零部件以及機(jī)器人的實時和最優(yōu)控制提供了依據(jù)。
　　 針對機(jī)器人操作機(jī)的機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，對機(jī)器人關(guān)鍵承載部件進(jìn)行了分析和簡化，建立了關(guān)鍵承載部件的有限元分析模型，選取了最危險的受力狀況作為分析工況，對各部件進(jìn)行了靜力分析，得到了各部件的應(yīng)力和位移分布，獲得了各部件的最大變形，對機(jī)器人局部剛度進(jìn)行了評價。
　　 最后對各部件進(jìn)行了模態(tài)分析，提取了各部件前6階的模態(tài)，研究了