噴涂機器人連續(xù)3R斜交非球型手腕設(shè)計方法與實踐.pdf

1、本文以開發(fā)噴涂機器人專用、可實現(xiàn)3個回轉(zhuǎn)自由度的手腕為目標(biāo)，深入系統(tǒng)地研究了一種具有3個連續(xù)回轉(zhuǎn)自由度的斜交非球型手腕的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動學(xué)分析、動力學(xué)建模、運動學(xué)標(biāo)定、控制平臺搭建等關(guān)鍵技術(shù)，并建造連續(xù)3R斜交非球型手腕樣機一臺。取得如下主要研究成果： 利用錐齒輪可以改變傳動方向的特點，提出一種以分錐角為60°的錐齒輪構(gòu)造具有3個連續(xù)回轉(zhuǎn)自由度、中空結(jié)構(gòu)的斜交非球型手腕。中空結(jié)構(gòu)有利于保護從中穿過的油漆管、溶劑管、成型空氣管和

2、測速光纖等，而且在手腕轉(zhuǎn)動過程中不會引起內(nèi)部管路打結(jié)或折斷。該手腕結(jié)構(gòu)緊湊、慣量小、靈活度大，能實現(xiàn)三維空間內(nèi)的任意姿態(tài)，適合用于噴涂機器人。 基于圖論理論，建立連續(xù)3R斜交非球型手腕機械結(jié)構(gòu)的正則拓撲圖，并將構(gòu)成手腕的連桿分成支撐連桿和被支撐連桿。同時，引入虛擬連桿的概念，依據(jù)運動情況合理分解由被支撐連桿引起的廣義慣性力，應(yīng)用拉格朗日方程分別構(gòu)造由虛擬連桿和被支撐連桿引起的廣義慣性力，最后整合生成高效系統(tǒng)的手腕動力學(xué)方程。在方

3、程中，被支撐連桿的耦合作用可以獨立系統(tǒng)地表示出來。 采用商用PLC及MP2300機器控制器為硬件平臺，搭建斜交非球型手腕6R噴涂機器人的控制系統(tǒng)，并開發(fā)了手腕運動控制程序 基于D-H參數(shù)模型，建立了連續(xù)3R斜交非球型手腕全參數(shù)誤差辨識模型，并進行了計算機仿真。最后基于所建造的手腕樣機，用FARO激光跟蹤儀進行測量完成了手腕運動學(xué)參數(shù)標(biāo)定試驗，實驗結(jié)果證明了所建立連續(xù)3R斜交非球型手腕全參數(shù)誤差辨識模型的正確性和精度補償?shù)?/p>