装谷物机械臂的结构设计与仿真.doc

装谷物机械臂的结构设计与仿真

摘要

本论文在综述机械手的研究和发展现状的基础上，结合现代化农业机器人的发展趋势，全面分析了装谷物机械手功能进行结构设计及动态仿真分析。

本论文所设计的机械手臂采用圆柱坐标系的机械结构形式，主要分为以下五大的设计：

底座和立柱的设计；

竖直臂升降的设计；

水平臂伸缩的设计；

机械臂的旋转的设计；

抓取机构的设计。

同时对机械手臂的执行机构进行设计，对各个驱动元件的行程，定位等进行筛选，选出最适合的型号，以满足机械手臂在运行中的定位精度以及运动速度等方面的要求。然后根据各个模块之间的连接关系设计连接件的结构，最后对机械手臂进行三维建模与动态仿真。

关键词：机械手臂，结构设计，仿真分析

StructureDesignAndSimulationOfGrainLoadingManipulator

Abstract

Onthebasisofsummarizingtheresearchanddevelopmentofthemanipulator,combiningthedevelopmenttrendofthemodernagriculturalrobot,thepaperanalyzesthestructuredesignanddynamicsimulationofthegrain-loadingmanipulator.

Inthispaper,thedesignofthemechanicalarmusingthemechanicalstructureoftheCylindricalcoordinatesystem,mainlydividedintothefollowingfivemodules:

designofBaseandColumnModule;

designofverticalarmliftingmodule;

designofhorizontalarmexpansionmodule;

designofrotatingmoduleofmechanicalarm;

5）designofMechanicalClawModule.

Atthesametime,theactuatorofthemanipulatorisdesigned,thestrokeandlocationofeachdrivingelementarescreened,andthemostsuitablemodelisselectedtomeettherequirementsofthemanipulatorinpositioningaccuracyandmovingspeed.Then,accordingtotheconnectionrelationshipbetweeneachmodule,thestructureoftheconnectorisdesigned.Finally,the3Dmodelinganddynamicsimulationofthemanipulatorarecarriedout.

Keywords:Mechanicalarm,structuraldesign,simulationanalysis

目录

1前言1

1.1本研究目的、意义1

1.2.1本设计在国内外研究现状1-2

1.2.2存在的问题 2

1.3本设计应解决的主要问题2-3

2装谷物机械臂调研分析4

2.1市场调研4

2.2设计原理5

2.3机械手的坐标形式和自由度及基本参数的确定5-7

3机械臂的模块化设计8

3.1抓取机构模块的结构设计8-9

3.1.1抓取机构的设计9-14

3.2底座与立柱模块的结构设计14-18

3.3水平伸缩臂模块的结构设计,18

3.3.1水平伸缩臂的零件设计18-23

3.4竖直升降臂模块的结构设计24

3.4.1竖直臂的零件设计与选用24-25

3.5机械臂旋转模块结构设计25-26

4机械臂的动态仿真27

4.1抓取机构模块的动态仿真分析27

4.2底座与立柱模块的动态仿真分析28

4.3水平伸缩臂模块的动态仿真分析28-29

4.4竖直臂伸缩模块的动态仿真分析29

4.5机械臂旋转模块的动态仿真分析30

4.6仿真小结30

参考文献31

致谢32

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1前言

随着人类经济水平的不