上下料机械手的设计、轨迹规划与控制研究

摘要

随着工业技术的发展,国内大型制造企业已经开始逐步实现生产的自动化和智能化。在这一进程中,工业机器人起到了至关重要的作用,工业机器人现已广泛应用于诸多领域。相比于国内大型制造企业,由于工业机器人价格较高的因素,国内很多中小型制造企业无财力大规模购买工业机器人,导致企业的生产自动化水平偏低.这也正是本文研究的主要背景。本文根据国内中小型制造企业对于实现普通数控机床自动上下料的实际需求,并考虑到企业的生产成本,在满足机械手对机床自动上下料的情况下,气压驱动相对于其它驱动方式更加经济。基于此,本文设计了一种经济型气动上下料机械手,并对机械手进行了相关的理论研究。
　　 首先,论文介绍了国内外工业机械手研究现状、发展趋势以及机器人轨迹规划的研究现状,指出当前国内中小型制造企业自动化程度不高的原因;设计了一种用于普通数控机床上下料的经济型气动上下料机械手,利用Pro/E软件建立了上下料机械手各个零部件的模型,并对上下料机械手进行了整机装配。
　　 其次,采用D-H法建立了上下料机械手的连杆坐标系,并对其运动学正、逆解进行了计算并验证了计算的正确性;对上下料机械手的工作空间进行了分析,得到了上下料机械手的雅克比矩阵以及上下料机械手速度和加速度正解;对机械手的动力学进行了理论计算,为气缸的选型提供了依据。
　　 再次,对上下料机械手的上下料过程进行了轨迹规划,并在ADAMS/VIEW环境下验证了轨迹规划的可行性和准确性;设计了上下料机械手的控制系统,包括设计了气动控制回路,确定了PLC的型号及I/O点数,为后续的物理样机控制系统的搭建奠定了基础。
　　 最后,总结了论文的主要研究内容,并对下一步的研究工作进行了展望。
　　 本文设计了一种经济型气动上下料机械手,并对其进行了相关的理论研究,通过验证得出:上下料机械手整体结构设计合理,能够准确地进行上下料工作,达到了预期效果,为后续机械手样机的制造提供了依据。