风电叶片飞边切割机器人系统设计及研究

作     者：陈健 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史小华;卢云山

授予年度：2023年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：切割机器人 结构设计 直角坐标 飞边切割 

摘      要：随着风电新能源的迅速发展,风力发电机组的装机量都在逐年攀升,风电叶片作为风电机组不可或缺的重要部件,市场需求量十分巨大,风电叶片的生产制造涉及多个加工过程,并且每个加工过程的人工参与度较高。其中风电叶片飞边切割环节,人工切割速度较慢,产生的飞尘多,并且切割过程对工人的体力消耗较大,在此基础上,设计一款用于风电叶片飞边切割的专用设备。首先对设备的方案进行三维模型设计,包括动作实现方式、动力来源和传动方式的选择等方面,并针对设备的重要部分进行了有限元分析,在理论层面上验证设计的强度和刚度,保证设备安全使用。其次对机器人的底盘以上部分进行运动学分析,运用改进的D-H方法建立机器人的运动学模型,通过对运动学进行正逆计算,验证运动学模型的准确性,并通过MATLAB进行运动学的仿真,得到MATLAB切割机器人机械臂仿真模型,并对全过程运动进行了Adams仿真,在理论上证明直角坐标构型的可行性。然后对切割机器人的控制系统进行设计,针对切割机器人的切割过程,对现有的主控制器进行选择,并对整机的硬件线路和软件部分进行设计,软件部分主要面向人机交互界面进行,通过人机界面对设备进行操控,并对电机驱动器地址进行映射工作。最后是对样机所涉及的一些元器件进行选型,并对所设计的样机进行装配,对单轴进行独立和联合测试,最后通过实际的工况下的实验进行功能验证,验证设备的预期效果。