检索结果-南通市图书馆

作者：牛腾飞中国计量大学

学位级别：硕士

以6R串联机器人为柔性载体的自动化智能装备在制造业中扮演着越来越重要的角色,然而串联机器人由于其刚度不足造成的加工颤振,制约了其在机械加工领域的应用。目前,关于机器人制孔刚度的研究对象大多数为并联机构,且关于刚度的建模很少... 详细信息

以6R串联机器人为柔性载体的自动化智能装备在制造业中扮演着越来越重要的角色,然而串联机器人由于其刚度不足造成的加工颤振,制约了其在机械加工领域的应用。目前,关于机器人制孔刚度的研究对象大多数为并联机构,且关于刚度的建模很少有考虑到制孔末端执行器部分。在归纳总结了国内外研究现状的基础上,本文主要内容如下:(1)针对机器人自动化制孔任务,构建了包括制孔机器人、末端执行器和制孔辅助工作台在内的机器人制孔系统。基于四元数理论,对一般6R串联型机器人进行了参数化建模,研究了基于四元数的机器人运动学求解的方法和步骤,在此基础上布局了机器人制孔工作站,进行了工作站集成设计。(2)基于虚拟关节法建立了制孔机器人的关节刚度模型,由辨识出的关节刚度值可得到制孔机器人在外力作用下,理论变形值与实际变形值在坐标轴X方向的最大位置偏差为27.73%,最大方位偏差为6.74°,能够预测制孔机器人在X轴方向72%以上的变形量;在坐标轴Y方向的最大位置偏差为22.81%,最大方位偏差为10.69°,能够预测制孔机器人Y轴方向77%以上的变形量;在坐标轴Z方向的最大位置偏差为35.41%,最大方位偏差为10.99°,因此刚度模型能预测制孔机器人在Z轴方向64%以上的变形量。此外,基于欧拉-伯努利梁的假设,建立了末端执行器的刚度模型;基于线性叠加原理,建立了机器人制孔系统的整体刚度模型,提高了机器人制孔系统刚度模型的完整性。(3)引入“刚度椭球”对机器人制孔系统的末端笛卡尔刚度性能进行评价,并定义了制孔系统末端轴向刚度和切削平面刚度,用于机械加工过程中机器人制孔系统刚度性能的评估。使用控制变量法,探究了机器人加工位姿和刀具规格对制孔系统末端刚度性能的影响。在此基础上,设计了一种结合机器人加工位姿、加工安全性和机器人运动学性能的制孔系统刚度性能优化方法。基于PC interface开发了机器人制孔上位机软件,制孔实验表明刚度优化后最大孔径误差在0.05mm以内,能够满足常见的航空及汽车工业铝材的制孔要求,验证了机器人制孔系统刚度性能优化的有效性。

关键词：制孔机器人刚度模型工作站刚度性能优化加工位姿调整

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

机器人加工系统刚度性能优化研究

机器人加工系统刚度性能优化研究

作者：侯鹏辉浙江大学

学位级别：硕士

机器人以其高精度、高效率、低成本和可扩展性等优势正被广泛应用到工业领域。然而串联机器入的结构弱刚性问题成为影响其末端定位精度及加工动态性能的首要因素。本文应用机器人的自运动特性,针对附加第七轴的机器人加工系统刚度性能... 详细信息

机器人以其高精度、高效率、低成本和可扩展性等优势正被广泛应用到工业领域。然而串联机器入的结构弱刚性问题成为影响其末端定位精度及加工动态性能的首要因素。本文应用机器人的自运动特性,针对附加第七轴的机器人加工系统刚度性能优化进行了研究。以KUKA KR360-2机器人为研究对象,基于D-H方法建立了机器人运动学模型。使用微分变换和矢量积两种方法求解了机器人雅克比矩阵,并对机器人的奇异性、灵巧性和特征长度等运动学性能指标进行了分析。在对机器人操作臂进行一般静力分析的基础上,得出了力和力矩的坐标变换公式。在连杆刚性假定下,忽略补偿刚度矩阵的作用,建立了机器人静刚度模型。引入了刚度性能评价指标：刚度矩阵瑞利商和刚度椭球,最后通过试验验证了刚度性能评价指标的正确性及合理性。基于传统刚度映射模型,借助激光跟踪仪及测力仪等实验设备进行了多组关节刚度辨识实验,经分析计算获得关节刚度数值。进行了一组验证试验,对于关节刚度数值的准确性进行了验证。最后,在加工位姿及关节角度约束下,以机器人末端刚度椭球沿工件曲面主法矢方向的半轴长度最大化为优化目标,采用遗传算法进行机器人姿态优化。设计了一组试验用于测量机器人在位姿优化前后的变形,分析结果表明该种优化方法对于提高机器人定位精度和改善机器人加工性能具有重要意义。

关键词：机器人加工系统运动学关节刚度辨识笛卡尔刚度矩阵遗传算法刚度性能优化

三自由度结构冗余并联机构的静刚度及容错性研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

三自由度结构冗余并联机构的静刚度及容错性研究

作者：薛源北京交通大学

学位级别：硕士

并联机构具有精度高、结构稳定、承载能力强等优点,被广泛应用于并联机床、运动模拟器等相关领域。但是其本身的复杂结构,为它带来了容错性差、奇异位形多等缺点。结构冗余并联机构通过引入冗余驱动,可以有效地规避奇异,扩大工作空间,... 详细信息

并联机构具有精度高、结构稳定、承载能力强等优点,被广泛应用于并联机床、运动模拟器等相关领域。但是其本身的复杂结构,为它带来了容错性差、奇异位形多等缺点。结构冗余并联机构通过引入冗余驱动,可以有效地规避奇异,扩大工作空间,改善原有的不足。由于引入的冗余驱动使并联机构驱动部件增多,结构变得更复杂,对其整体静刚度以及容错性需做进一步研究。基于上述背景,本文以一种三自由度结构冗余并联机构为载体,开展关于静刚度与容错性的研究。本文首先介绍了机构的组成原理,通过修正的G-K公式和螺旋理论,验证了该机构是结构冗余的。简化了机构的伴随运动,得到了机构的运动学正解、反解以及速度雅可比矩阵模型,并通过Adams软件仿真,验证了上述模型的正确性。结合雅可比代数法和线几何法,分析了奇异性。绘制了机构的工作空间和灵巧度曲面,得到了冗余驱动可以改善机构的运动性能。通过虚功原理得到了机构的静力学模型,并对其做了仿真验证。考虑内部约束力以及外负载,建立了理论刚度模型,得到了在六个维度上的刚度分布情况,并结合Ansys有限元分析验证了理论刚度模型的有效性。从理论刚度模型中提取出四个基于任务的刚度性能评价指标,并以冗余驱动为设计变量,基于NSGA-Ⅱ遗传算法对刚度性能进行优化设计。以两种任务路径为例,对机构的容错性进行了分析,得到了当机构主驱动关节在不同时刻发生故障时,引入的冗余驱动可以在一定程度上提高机构的容错性,并且对机构的刚度性能影响很小。通过牛顿欧拉法建立了机构的动力学理论模型,结合Adams仿真验证了其正确性,并且得到了冗余驱动的单独变化和共同变化对机构动力学的影响各不相同,因此很难调节冗余驱动对机构动力学进行优化。设计了控制系统并搭建了实物样机,通过实验验证了其自由度,并对样机的应用前景进行了介绍。

关键词：并联机构结构冗余静刚度建模刚度性能优化容错性动力学

大空间重载复合机器人系统刚度特性及其优化研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

大空间重载复合机器人系统刚度特性及其优化研究

作者：李蒙上海大学

学位级别：硕士

盾构机换刀机器人系统由移动平台和串联机械臂组成,是一种大空间重载复合机器人形态。该机器人系统在盾构机狭窄仓室内执行换刀任务,需要较高的位置控制精度。然而,由于串联结构固有的特性,机器人末端变形和振动对于作业质量和安全有极... 详细信息

盾构机换刀机器人系统由移动平台和串联机械臂组成,是一种大空间重载复合机器人形态。该机器人系统在盾构机狭窄仓室内执行换刀任务,需要较高的位置控制精度。然而,由于串联结构固有的特性,机器人末端变形和振动对于作业质量和安全有极大影响,也即是系统的刚度特性。本文以课题组自主研发的一台6.7米直径盾构机换刀机器人系统为研究对象,对其进行刚度建模、参数辨识、性能分析及作业性能优化研究。具体研究内容如下:(1)首先使用修正D-H方法建立机器人系统运动学模型,并通过矢量积方法求解雅克比矩阵。其次,分析该系统运动学性能指标,包括灵巧性、工作空间等。之后,在连杆刚性假定下,基于传统静刚度模型并忽略补偿刚度矩阵的作用,建立盾构机换刀机械臂静刚度模型。(2)由于该机器人系统移动平台的柔性不可忽略,本文首先通过简支梁力学分析和机械臂刚度矩阵性质推导出移动平台刚度模型,其次利用串联结构形式,建立机器人系统刚度模型。之后,针对该系统刚度特性,分析其刚度性能评价指标,并针对换刀实际工作特点引入相应的刚度评价指标。(3)以经典刚度映射模型为基础,利用激光跟踪仪等高精度实验设备进行多组刚度辨识实验,通过对实验数据的分析和计算,获得盾构机换刀机器人系统机械臂刚度具体数值。为了验证得到的刚度数值准确性,并设计一组验证实验,以进一步确认实验结果的可靠性。(4)利用遗传算法分析机器人系统工作姿态,并在工作位姿和关节角度约束下,以机器人末端刚度椭球沿危险工作方向半轴长为优化目标,进行机器人系统动作姿态优化。设计一组实验,并通过分析结果表明刚度优化方法对于提高盾构机换刀机器人系统定位精度具有重要意义。

关键词：盾构机换刀机器人系统刚度建模刚度辨识刚度性能优化