6R工业机器人整体刚度建模与弹性动力学分析

摘要

工业机器人的普及是工业自动化的重要标志。随着机器人向高速和轻型化方向发展,使得机器人杆件及关节柔性增加,对位置精度和动态性能产生不良影响。因此,开展工业机器人本体结构强度、模态及传动部件刚度的研究,对机器人结构设计的优化及性能的提高具有重要的意义。
　　本文以一台6R串联喷涂机器人为研究对象。根据工业机器人传动系统机械结构和参数进行关节刚度的折算,得到机器人各关节刚度的估算值。建立了喷涂机器人各主要部件的三维有限元分析模型。在机器人最危险的受力状况下对各部件进行了静力学分析,对机器人局部刚度进行了评价。通过对喷涂机器人各主要部件进行模态分析,研究了各阶振型及对应的固有频率,为避免其在共振频率附近工作提供了参数依据。
　　考虑机器人整体三维结构及其材质粘弹特性,比如关节柔性等方面的影响,建立喷涂机器人整体弹性动力学有限元分析模型,进行了喷涂机器人整体结构静力学和准静态分析。研究机器人整体应力、应变分布状况,分析其强度和刚性等力学性能。为结构优化设计提供理论依据。在此基础上,对喷涂机器人整体模型进行模态分析,研究机器人整体模型在两种位姿下的模态及其振动特性、固有频率和振型,为整体响应分析提供了重要的模态参数。

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1绪论

1.1课题来源及背景

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

2机器人关节刚度计算

2.1引言

2.2机器人关节刚度计算原理

2.3机器人典型传动零部件刚度

2.4机器人传动系统分解

2.5机器人零部件刚度换算

2.6机器人各关节刚度求解

2.7本章小结

3机器人静力学有限元分析

3.1引言

3.2杆件静力学分析过程

3.3喷涂机器人整体静力学特性分析

3.4喷涂机器人结构准静态分析

3.5本章小结

4机器人模态分析

4.1前言

4.2机器人单个部件模态分析

4.3喷涂机器人整体模态分析

4.4本章小结

5总结和展望

5.1全文总结

5.2研究展望

致谢

参考文献