混联搬运机器人方案确定及虚拟样机仿真分析

摘要

论文提出了一种搬运机器人的设计方案，并在分析机器人工作空间的基础上，编制了相应的数值解析程序对机构参数进行优化选择。为了分析机器人在正常工作情况下其手臂及关节的受力、变形情况，对手臂及并联部分模型进行了有限元分析。为了进一步分析机器人的运动学及动力学特性，建立了机器人的虚拟样机模型，测量得到机器人手臂的受力趋势，并与理论趋势进行对比验证，证明了样机模型可行性。总之，通过对机器人结构进行有限元和虚拟样机分析，为完善物理样机的设计提供大量的参考数据。本论文的内容主要包括： 1. 结合串联和并联机构的特点，提出一种应用工件搬运的混联机器人方案，该机构在具有并联机构的刚度大、速度高的特点同时还具有串联机构较大的工作空间优点； 2. 从机器人末端执行器的工作空间入手，利用图形法逐步分析机构各杆件的运动轨迹，并根据分析结果编制程序，确定机器人机构的机构参数； 3. 利用有限元分析软件包(Pro/MECHANICA)对机器人手臂及整机模型(并联部分)进行了有限元分析，模拟出机构在承受负载的情况下应力变形情况； 4. 建立了混联搬运机器人的虚拟样机，来模拟分析其运动学及动力学特性。并通过规划末端执行器的运动规律，来求解驱动(主动)关节的运动规律；通过对机器人驱动关节的测量，得到其运动学及动力学特性，为物理样机设计提供参考数据。