PVC地板码垛机器人结构设计与运动仿真分析

摘要

近些年来，作为工厂生产流水线上的一种先进科技，码垛机器人技术有了跨越式的发展，码垛机器人拥有效率高、精度高等优势，它正逐渐地占领整个码垛行业。PVC地板生产中，需要高效的自动化设备，码垛机器人是PVC地板自动冲床流水线的核心环节，它的工作性能直接影响整条流水线的生产效率和工人劳动强度。因此，研究设计PVC地板码垛机器人具有实际的指导意义。本课题以江苏省张家港市中国易华塑料有限公司为依托，基于PVC地板自动冲床流水线系统，设计四自由度PVC地板码垛机器人，主要完成的工作包括：
　　首先，根据PVC地板自动冲床流水线的工作要求确定码垛机器人的各项基本技术指标，确定了机器人驱动和传动方式，设计出码垛机器人的机械结构，并在 Pro/e中绘制出三维总体结构模型。
　　其次，以D-H坐标系为理论基础，建立PVC地板码垛机器人的运动学方程，对其进行推导求解，获得了所有关节的位置正解和反解，用雅克比矩阵对码垛机器人进行了速度和加速度分析，求得速度与加速度的解析式。运用MATLAB软件，求解出末端执行机构的位移、速度、加速度曲线变化情况，绘制出曲线图谱。在运动学分析的基础上，运用Kane法推导出PVC地板码垛机器人的动力学数学模型。同时，在ADAMS中建立码垛机器人的虚拟样机模型并进行运动学与动力学仿真分析，绘制出仿真曲线图谱，对各个工况工作情况进行分析。
　　最后，用ANSYS对PVC地板码垛机器人关键部位进行了静力学有限元分析，验证研发的码垛机器人在结构强度上是否满足实际工作的要求。

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第1章 绪论

1. 1 课题研究的背景及意义

1. 2 国内外码垛机器人的研究现状与趋势

1 .3 论文主要研究内容

1. 4 本章小结

第2章 PVC地板码垛机器人结构设计

2. 1总体设计要求

2. 2总体机构设计

2. 3基本结构设计

2 .4 电机及减速器的设计

2. 5 本章小结

第3章 PVC地板码垛机器人运动学分析

3 .1 引言

3. 2 机器人运动学分析方法

3.3 PVC地板码垛机器人运动学分析

3 .4 机器人雅克比矩阵

3 .5 基于MATL AB的码垛机器人运动学分析

3 .6 本章小结

第4章 PVC地板码垛机器人动力学分析

4 .1 引言

4 .2 动力学分析基础

4 .3 动力学凯恩法

4 .4 码垛机器人动力学方程的建立

4 .5 本章小结

第5章 PVC地板码垛机器人运动学与动力学仿真

5 .1 虚拟样机技术与ADAMS简介

5. 2 ADAMS仿真分析的计算方法

5.3 在ADAMS/view中建立码垛机器人模型

5 .4 码垛机器人运动学仿真

5 .5 码垛机器人动力学仿真

5 .6 本章小结

第6章 码垛机器人关键零部件的有限元静力学校核

6. 1 静力学分析方法简介

6 .2 有限元方法的一般分析流程

6 .3 码垛机器人前大臂有限元校核

6 .4 码垛机器人小臂有限元校核

6 .5 码垛机器人后大臂有限元校核

6 .6 小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果

致谢