EE25变压器绕线机器人设计仿真与轨迹规划

摘要

高频变压器是工作频率逾越10kHz电源变压器，它在我们日常生活中使用广泛，小到 LED照明，大到一些关系国计民生的行业都离不开高频变压器的使用。而目前在我国企业的实p生产中，存在着如下问题：1)无法真正实现全自动化，多数是半自动化产品。2)现有能够完全实现自动化的绕线设备柔性差，价格过于昂贵。3)现有半自动绕线机仅能完成整圈的圆周缠绕，引脚处的打结动作无法完成，需要人工进行，使其成为一个瓶颈工序。针对以上问题，本文设计了一种绕线装配机器人，联合现有辅助土艺设备，可以实现线圈产品的高效自动化绕制，以解决企业在EE25高频变压器实际生产中存在的瓶颈工序。
　　本研究结合企业的实际生产情况，对绕线机器人进行了功能需求分析，完成了高频变压器绕线机器人机械结构的设计。确定了高频变压器绕线机器人的类型和具体传动方案；对绕线机器人各关节结构以及主要零部件进行了设计和选型；并完成了绕线机器人的三维装配模型的建立。在运动学方面，本文运用D-H四参数法对绕线机器人的正逆运动学进行了研究，并使用Robotics Toolbox对绕线机器人的运动学进行了仿真验证并确定出机器人的工作空间。同时，在考虑了打结动作和企业实际情况后，采用基于基于单元精确分解的方法对机器人进行运动规划，为绕线机器人规划出切合实际绕线动作的运动轨迹；并对绕线机器人进行动态仿真，证明了机器人可以在规划的生产节拍内完成作业任务，同时又能够运行平稳，完全满足企业预先提出的功能要求。最后，对绕线机器人的力学性能进行了分析，包括 I轴传动轴、II轴传动轴、大臂、小臂以及绕线机器人的装配体的静力学分析和模态分析，证明其综合力学性能完全满足设计要求。

目录

1 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 绕线设备的发展状况

1.3 绕线工业机器人的国内外发展状况概述

1.4 课题的来源和课题的研究目的

1.5 课题的主要研究内容

1.6 本章小结

2 EE25高频变压器绕线机器人机械结构设计

2.1 EE25高频变压器绕线机器人功能需求分析

2.2 EE25高频变压器绕线机器人总体设计

2.3 EE25高频变压器绕线机器人各关节轴设计

2.4 EE25高频变压器绕线机器人主要零部件设计计算

2.5 本章小结

3 EE25高频变压器绕线机器人的运动学研究

3.1 运动学研究的数学基础

3.2 Denavit—Harteberg法

3.3 绕线机器人的正运动学分析

3.4 绕线机器人的逆运动学分析

3.5 基于机器人专用工具箱的绕线机器人运动学仿真

3.6 本章小结

4 EE25高频变压器绕线机器人的运动轨迹规划及仿真

4.1 高频变压器绕线机器人运动轨迹规划的规范描述

4.2 基于单元精确分解的运动规划

4.3 轨迹规划

4.4 高频变压器绕线机器人运动轨迹规划

4.5 基于高频变压器绕线机器人实际运动轨迹的动态仿真

4.6 本章小结

5 EE25高频变压器绕线机器人主要零部件的力学性能分析

5.1 高频变压器绕线机器人Ⅰ轴传动轴的力学性能分析

5.2 高频变压器绕线机器人Ⅱ轴传动轴的力学性能分析

5.3 高频变压器绕线机器人大臂的力学性能分析

5.4 高频变压器绕线机器人小臂的力学性能分析

5.5 高频变压器绕线机器人装配体的力学性能分析

5.6 本章小结

6 结 论

6.1 结论

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

声明

附录A EE25高频变压器绕线机器人轨迹规划程序