喷釉机械手动态特性及位姿误差研究

摘要

本文以自主设计的悬挂式喷釉机械手为对象，采用有限元模拟的方法，研究了机械手的动态特性，并对其做了进一步的结构优化；建立了基于运动学分析的静态位姿误差模型，再引入了连杆柔性和关节柔性等误差因素对机械手综合误差进行探讨。主要工作如下：
　　1.建立了悬挂式喷釉机械手的有限元模型，进行了前十阶振动仿真分析，得到了它们的固有频率、振型和机械手在承受简谐规律外载荷时的稳态响应。进而提出了增加旋转支架的厚度和两侧加肋板的改进方案，改进后的机械手末端振动变形量大幅减小。
　　2.建立了悬挂式双臂机械手 D-H运动学模型，对机械手正、逆运动学问题进行了研究，提出了以几何法为基础结合逆变换联合求解的方法解决逆运动学问题的方法，仿真分析了双臂机械手的工作空间，验证了正逆运动学分析的准确性和设计的合理性。
　　3.建立了基于结构参数及运动参数的机械手静态位姿误差模型，定量分析了连杆长度、连杆扭角、关节转角及关节间隙等误差因素对其末端的位姿误差的影响。引入由外力、惯性力及自重等动态因素所引起的连杆柔性及关节柔性动态位姿误差，并将这些误差因素归结为结构参数与运动参数误差因素，建立起新的机械手综合位姿误差模型。

目录

声明

1 引 言

1.1论文研究的目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 影响机械手位姿精度的主要因素

1.4 机械手精度研究中存在的问题

1.5 本文研究内容

2 有限元法理论概述及模型建立

2.1 机械手三维几何模型的建立

2.2 有限元基本理论简介

2.3 喷釉机械手有限元模型建立

2.4 本章小结

3 机械手结构动态特性分析与优化

3.1 模态及谐响应分析理论

3.2 模态及谐响应结果分析

3.3 机械手结构优化

3.4 本章小结

4 机械手运动特性分析

4.1 机械手D-H坐标系建立

4.2 运动学求解

4.3 机械手工作空间分析

4.4 机械手Matlab运动学仿真

4.5 本章小结

5 机械手静态位姿误差分析

5.1 误差产生原因及分析方法

5.2 结构参数和运动参数的静态位姿误差分析

5.3 各静态位姿误差因素的影响度分析

5.4 本章小结

6 多因素影响下机械手动态位姿误差分析

6.1 引言

6.2 连杆柔性引起的机械手动态位姿误差分析

6.3 机械手末端的位姿误差综合

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的论文