毕业答辩-柔性冲压生产线搬运机器人设计.pptx

成都理工大学 柔性冲压生产线 搬运机器人设计 答辩人： 指导老师： 2015年5月27日 课题背景 由于工业生产强度、精度不断提高，以及高温高压、低温低压等恶劣的工作环境，已经不适合人工操作，故由工业机器人代替人工操作的现象越来越普遍。在美国、德国、日本等工业技术发达的国家中，工业机器人已经广泛应用于汽车制造以及汽车零部件制造、机械加工、交通运输等行业中。在工业生产中使用工业机器人代替人工作业势在必行。 Page  2 课题来源 Page  3 发展现状 国内发展现状 Page  4 国外的机器人技术较为成熟，工业机器人已经成为生产线上的主要“人员”，被广泛运用于工业生产中。图为德国库卡机器人。 我国机器人技术起步较晚，与国外机器人技术强国相比落后较大，但今年来我国在机器人方面有了很大进步，正逐渐拉近与国外技术强国的差距。图为我国码垛机器人。 总体方案设计 Page  5 考虑机器人的任务将机器人设计为机械手的结构形式。此机械手由手部、臂部两大部分组成。其中臂部包括机械手的腕部、小臂、大臂、机座四个部分。在工作时计算机发出任务指令，由PLC控制电磁阀的移动，控制机械手完成相关任务。 动力元件的选用 部分三相异步电动机的规格 部分液压马达的参数 Page  6 由上述两个表格可知：液压马达及三相异步电动机在输出转矩达到1000N.m时，其质量很大，而本课题要求结构紧凑质量轻，结合摆动液压缸的结构紧凑、灵活、质量轻等优点，选用摆动液压缸作为机器人的动力元件。摆动液压缸又称做油马达。 液压马达与摆动液压缸异同点 Page  7 结构设计 Page  8 根据公式 计算手部夹紧力，然后确定摆动液压缸的结构尺寸。 根据下式计算回转液压缸的驱动力矩后再确定摆动缸的尺寸 拥有一个自由度即上下摆动 通过下式确定驱动力后确定摆动缸尺寸 控制方案 控制系统方框图 由计算机发出指令，通过PLC控制电磁阀的移动，实现机器人关节中动力源装置即液压缸油腔的油量的调节。PLC控制电磁阀移动控制油腔油量，而油腔增加或减少油量的多少又能控制机器人的旋转方向和旋转角度的大小。同时PLC对液压回路进行控制，调节进油的速度，增加其调控精度，从而提高液压缸的精度。 Page  9 Page  10 轨迹方程 在关节空间坐标下采用三次多项式插值法进行空间轨迹方程的求解。 利用起始状态的特殊性求解。即： 求出三次多项式的各系数。得出轨迹方程： 根据方程式可以算出任何时刻机器人关节在空间中的位置，驱动系统便可以据此控制关节在空间的运动，从而控制机器人执行指定的任务。 建模与仿真 Page  12 建模与仿真 机械手视频 仿真曲线图 Page  13 机器人末端角速度曲线图 机器人末端速度曲线图 机器人在进行空间运动时，每个关节的角速度、角加速度会随着机器人末端移动速度的变化而变化。由于机器人惯性力的存在，机器人各曲线图出现变化剧烈的现象。机器人末端操作器角速度与速度曲线图变化趋势相近，位移曲线图与速度曲线图变化率大致相同。说明机器人在空间运动的情况与实际符合。 结论 结构的设计：机器人每增加一个自由度，其灵活程度将大大增加，其结构也会更加复杂，同时对机器人的轨迹规划、控制难度也会随之增大。 动力元件的选择设计：在选择时，需要考虑到机器人的结构问题，根据结构的设计要求，选择结构紧凑、驱动力足够的驱动元件，并且要求其精度达到设计要求。 控制系统的设计：在设计时增加人机互动可以增强人工对机器人的控制。在控制系统中加入plc的控制，可以使系统简单方便。 Page  14 Q A The End