基于串并联的三自由度搬运机器人研究

【摘要】随着机器人技术的不断发展，工业机器人得到了广泛的应用。作为工业机器人成员之一的高速搬运机器人对实现工业自动化，提高生产效率具有重要意义。高速搬运机器人是代替人类劳动，完成搬运工作的一种工业机器人，广泛用于工业生产中产品的包装与运输。高速搬运机器人的机构形式对机器人快速搬运性能有着显著的影响，本文将对快速搬运性能进行深入研究，设计新的机器人的机构与运动方式，以满足实际工业需求。本文针对汽车零部件制造加工行业，分析了国内外现有高速搬运机器机构，结合实际搬运需求、机器人的可靠性和经济性，提出了一种新型串并混联三自由度机器人。两伺服电机驱动两平行直线模块运动，使机器人末端作竖直高速运动和纵向直线运动。两直线模块固定在一伺服电机驱动的横置直线模块上，横置直线模块带动并联机器人作横向运动。该机器人具有结构简单、系统惯量低、定位精度高、刚度高，易于实现高速、高加速度。本文在运动学和动力学两方面对机器人进行深入分析。运动学方面，通过构型分析，选择了一种最优结构。基于雅可比矩阵分析了机器人的灵巧度与奇异位置。建立机器人的运动学模型，分析结构参数对机器人速度、加速度性能的影响。在此基础上，利用全局性能指数和传动角两指标，优化了机器人的结构和运动空间。动力学方面，通过建立的拉格朗日动力学方程，求出了机器人的驱动力。同时分析了机器人不同构件对驱动力输入的影响，为结构选材与驱动选择提供了理论支持。最后本文建立了实验系统，对机器人的位置精度、工作空间、重复性精度这些指标进行了测定。实验证明，所设计的机器人是可行的，满足最初的设计指标。
【作者】秦佳；
【导师】孙立宁；
【作者基本信息】苏州大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】串并混联；高速搬运；结构优化；运动学分析；动力学分析；

【参考文献】
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