再生硒鼓异形件喷漆机械手研究

摘要

在硒鼓再生过程中，需要在经过清理后的异形件表面喷涂一层透明油漆，用于保护和装饰零件表面。目前硒鼓再生行业的喷漆工序仍沿用手工或半自动的方法，由于喷漆对环境的影响大且工艺质量要求稳定，迫切需要开发用于异形件表面喷漆的机器人操作平台。本文在查阅了大量喷漆机器人资料的基础上，设计了一种再生硒鼓异形件喷漆机械手方案，全文工作及所取得的成果如下：
　　(1)根据喷漆机械手的工作环境和任务要求，确定机械手的总体设计，包括结构、驱动方案和控制系统方案等。根据再生硒鼓异形件的尺寸确定机械手的结构参数，利用UG建立机械手的三维实体模型与装配。
　　(2)利用D-H法对机械手进行运动学分析，建立喷漆机械手各连杆的变换矩阵，并推导喷漆机械手的运动学正逆解；结合喷漆机械手的机械结构，利用蒙特卡洛法对机械手的工作空间进行分析，在MATLAB中绘制机械手的运动范围图。
　　(3)根据机械手轨迹规划原理给出了关节空间和直角空间中喷涂轨迹生成方法。在关节空间中，轨迹规划主要是三次多项式插值和高次多项式插值。在直角空间中，轨迹规划主要是空间直线、平面圆弧和空间圆弧的插补方法。
　　(4)利用MATLAB环境下的Robotics Toolbox快速建立机械手模型，实现喷漆运动轨迹规划，然后在MATLAB/Simulink环境下的机械系统仿真工具箱SimMechanics中建立机械手的运动仿真模型。仿真结果表明末端执行器的轨迹跟踪良好，同时机械手各关节运动平稳，验证了参数的合理性。

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第一章 绪论

1.1 课题来源及意义

1.2 国内外喷漆机械手发展概况

1.3 本课题的主要研究内容

第二章 异形件喷漆机械手设计

2.1 喷漆机械手设计要求

2.2 喷漆机械手结构设计

2.3 喷漆机械手驱动系统的设计

2.4 喷漆机械手三维模型的建立

2.5 喷漆机械手控制方案的设计

2.6 本章小结

第三章 异形件喷漆机械手运动学分析

3.1 机械手位姿与运动描述

3.2 运动学正问题

3.3 运动学逆问题

3.4 机械手的工作空间分析

3.5 本章小结

第四章 异形件喷漆机械手轨迹规划算法

4.1 轨迹规划概述

4.2 关节空间的轨迹规划

4.3 直角空间的轨迹规划

4.4本章小结

第五章 基于MATLAB的异形件喷漆机械手仿真分析

5.1 机械手仿真概述

5.2 SimMechanics软件介绍

5.3 异形件喷漆机械手仿真

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢