六自由度delta机器人运动动力学分析及仿真研究

作     者：冷俐平 

作者单位：内蒙古科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：乔文刚

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：delta机器人 运动学 动力学 工作空间 轨迹规划 刚柔耦合 

摘      要：Delta机器人作为并联机器人的一个重要分支,具备并联机器人所有优点。本课题在三自由度delta机器人动平台末端增加三个旋转自由度,这样新的六自由度delta机器人不仅继承了三自由度delta机器人重量轻、体积小、运动速度快等优点,还使delta机器人能够适应更加复杂的工况,抓取普通机器人抓取不到的工件。本文首先利用虚拟分割法将六自由度delta机器人分割为并联机构与串联机构两部分,并且分别对并联机构与串联机构两部分进行单独的分析与数学模型的建立,从而得到并联部分运动学数学模型与串联部分运动学数学模型,最终将两部分进行耦合得到整体六自由度delta机器人运动学数学模型,并利用matlab对模型进行了验证,为后续机器人的工作空间与轨迹规划提供了理论基础。同样采用虚拟分割法对六自由度delta机器人进行分割,并且采用拉格朗日法得到了机器人的动力学数学模型。其次借助运动学数学模型并且利用matlab软件,采用蒙特卡洛法对六自由度delta机器人的工作空间进行分析,导出了机器人最大工作空间点状云图,分析得出机器人末端执行器在X轴方向上的工作范围为[-700～500mm],在Y轴方向上的工作范围为[-600～600mm],在Z轴方向上的工作范围为[-200～-1050mm]。并在adams中对机器人的轨迹进行了规划,得到机器人轨迹文件。最后利用UG建模软件对六自由度delta机器人的结构进行分析,建立机器人的三维实体模型。再将三维模型导入adams中,利用轨迹规划得到的数据对机器人进行运动学仿真分析,得到各个电机的转矩、受力等曲线,根据曲线确定驱动臂电机型号为SM-S8166,旋转轴电机型号为SR-403P。利用ansys建立了机器人驱动臂柔性体文件,并利用adams对六自由度delta机器人进行刚柔耦合分析。分析得到机器人五阶模态与驱动臂受力情况,根据模态分析在工作中避免工作频率为283Hz从而共振现象发生。根据驱动臂受力情况对机器人驱动臂进行改良。