四轴冲压上下料机械手开发研究
发布时间：2022-12-09 00:04
“智能制造”是我国当前工业化的主要发展方向,随着科技水平的高速发展,对生产力要求的日益提高,越来越多的新技术得到充分利用。冲压工艺作为工业生产的重要组成部分,其工作效率的提升至关重要。传统冲压车间,依靠工人手动完成上下料操作,这种做法不仅危害工人自身的安全,同时影响生产节拍,不利于生产的统一管理和调控,进而削弱企业的市场竞争力。本文通过对市场调研,结合企业生产实际情况和工作环境,将工业机器人应用到冲压生产中,提出一种针对笔记本外壳钣金冲压件的上下料机械手解决方案,该机械手可实现工件的自动取放料动作,有利于提高产品质量和良品率,推进工厂的自动化发展程度。根据设计要求,拟定机械手的技术参数。通过讨论机械手坐标形式和驱动方案,确定机械手最终结构设计,使用CATIA软件构建整机三维模型。考虑零部件性能对机械手整机的影响,对选用和设计的关键零部件进行校核计算。将三维模型导入有限元软件中,分析机械手部分运动轴的静、动态特性,包括承受负载时的静力学分析和自身振动系统的模态分析,确定变形情况和固有频率。搭建机械手伺服控制系统。选用工业触摸屏作为人机交互界面,提供信号触发和监控功能,PLC作为逻辑控制器...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究概况分析
1.2.1 国外工业机器人研究现状
1.2.2 国内工业机器人研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 机械手结构设计分析
2.1 机械手系统方案设计
2.1.1 机械手工作环境
2.1.2 设计流程与要求
2.1.3 坐标形式选择
2.1.4 主要技术参数
2.2 机械手的驱动方案设计
2.3 机械手结构方案设计
2.3.1 回转轴J1结构形式
2.3.2 升降轴J2结构形式
2.3.3 伸缩轴J3结构形式
2.3.4 旋转轴J4结构形式
2.4 关键零部件选型校核
2.4.1 滚珠丝杠选型校核
2.4.2 伺服电机选型校核
2.4.3 同步带选型校核
2.5 J3和J4轴静动态分析
2.5.1 静力学分析
2.5.2 模态分析
2.6 本章小结
第3章 机械手控制系统开发
3.1 控制系统平台搭建
3.2 PLC和触摸屏选型
3.3 机械手伺服控制
3.3.1 伺服驱动电气原理
3.3.2 伺服驱动针脚定义
3.4 PLC程序设计
3.4.1 机械手工作流程
3.4.2 控制器IO分配
3.4.3 梯形图程序设计
3.5 触摸屏组态开发
3.5.1 触摸屏通讯设置
3.5.2 触摸屏界面设计
3.6 本章小结
第4章 运动学分析与仿真
4.1 姿态描述方法
4.1.1 坐标变换原理
4.1.2 DH表示法
4.2 机械手运动学分析
4.2.1 机械手运动学正解
4.2.2 机械手运动学逆解
4.2.3 机械手雅克比矩阵
4.3 基于蒙特卡洛法的工作空间求解
4.4 机械手运动学仿真
4.4.1 MATLAB建模
4.4.2 轨迹规划及仿真
4.5 本章小结
第5章 误差分析及参数辨识
5.1 机械手误差产生原因
5.2 运动学误差建模分析
5.2.1 MDH表示法
5.2.2 运动学微分变换
5.2.3 基于距离的误差建模
5.2.4 误差矩阵求解方法
5.3 运动学标定实验
5.3.1 精度检定标准
5.3.2 实验平台搭建
5.3.3 实验设计及结果分析
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国工业机器人初创期的技术创新[J]. 李欣,仪德刚. 科技和产业. 2017(10)
[2]LFT-D模压生产线上下料的关键技术[J]. 李永革,代士喜,汪义高,凌家友. 锻压技术. 2017(08)
[3]中国制造的另一张名片[J]. 周颖. 市场研究. 2017(07)
[4]全球工业机器人发展史简评[J]. 陈启愉,吴智恒. 机械制造. 2017(07)
[5]基于网络的工业机器人的仿真研究[J]. 洪惠超,郑力新,谢炜芳. 微型机与应用. 2017(11)
[6]沈阳新松:靠创新颠覆传统制造[J]. 杜壮. 中国战略新兴产业. 2017(17)
[7]日本机器人战略解读:不被边缘化[J]. 王喜文. 中国信息化. 2017(04)
[8]工业机器人发展现状、专利分析及发展趋势[J]. 桂圆圆. 科技展望. 2017(07)
[9]人工智能各国战略解读:美国机器人发展路线图[J]. 刘耀华. 电信网技术. 2017(02)
[10]全球价值链嵌入对我国本土工业机器人技术进步的影响[J]. 董桂才,王鸣霞. 科技进步与对策. 2017(04)
博士论文
[1]基于机械手的视觉伺服控制及其应用研究[D]. 邱联奎.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]一种主从式机械手末端的定位精度研究[D]. 赖勇.东华大学 2017
[2]高速冲压机械手的研发[D]. 潘典旺.深圳大学 2016
[3]负载换流逆变器驱动同步电机惯量辨识策略研究[D]. 李晓璐.哈尔滨工业大学 2016
[4]冲压机上下料机械手的开发与研究[D]. 孙珑.华南理工大学 2015
[5]水下机器人—机械手系统姿态平衡控制技术研究[D]. 彭勃.哈尔滨工程大学 2014
[6]基于PLC的气动机械手控制系统设计[D]. 张萍萍.电子科技大学 2013
[7]机械手静态误差分析及动态误差初探[D]. 曹三燕.河北工业大学 2013
[8]PRP圆柱坐标工业机械手关键技术研究[D]. 刘天时.沈阳工业大学 2013
[9]六自由度并联平台力/位控制策略研究[D]. 李海海.东华大学 2012
[10]基于运动控制卡的机器人智能切割系统[D]. 陈志国.江南大学 2006
本文编号：3714401
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究概况分析
1.2.1 国外工业机器人研究现状
1.2.2 国内工业机器人研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 机械手结构设计分析
2.1 机械手系统方案设计
2.1.1 机械手工作环境
2.1.2 设计流程与要求
2.1.3 坐标形式选择
2.1.4 主要技术参数
2.2 机械手的驱动方案设计
2.3 机械手结构方案设计
2.3.1 回转轴J1结构形式
2.3.2 升降轴J2结构形式
2.3.3 伸缩轴J3结构形式
2.3.4 旋转轴J4结构形式
2.4 关键零部件选型校核
2.4.1 滚珠丝杠选型校核
2.4.2 伺服电机选型校核
2.4.3 同步带选型校核
2.5 J3和J4轴静动态分析
2.5.1 静力学分析
2.5.2 模态分析
2.6 本章小结
第3章 机械手控制系统开发
3.1 控制系统平台搭建
3.2 PLC和触摸屏选型
3.3 机械手伺服控制
3.3.1 伺服驱动电气原理
3.3.2 伺服驱动针脚定义
3.4 PLC程序设计
3.4.1 机械手工作流程
3.4.2 控制器IO分配
3.4.3 梯形图程序设计
3.5 触摸屏组态开发
3.5.1 触摸屏通讯设置
3.5.2 触摸屏界面设计
3.6 本章小结
第4章 运动学分析与仿真
4.1 姿态描述方法
4.1.1 坐标变换原理
4.1.2 DH表示法
4.2 机械手运动学分析
4.2.1 机械手运动学正解
4.2.2 机械手运动学逆解
4.2.3 机械手雅克比矩阵
4.3 基于蒙特卡洛法的工作空间求解
4.4 机械手运动学仿真
4.4.1 MATLAB建模
4.4.2 轨迹规划及仿真
4.5 本章小结
第5章 误差分析及参数辨识
5.1 机械手误差产生原因
5.2 运动学误差建模分析
5.2.1 MDH表示法
5.2.2 运动学微分变换
5.2.3 基于距离的误差建模
5.2.4 误差矩阵求解方法
5.3 运动学标定实验
5.3.1 精度检定标准
5.3.2 实验平台搭建
5.3.3 实验设计及结果分析
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国工业机器人初创期的技术创新[J]. 李欣,仪德刚. 科技和产业. 2017(10)
[2]LFT-D模压生产线上下料的关键技术[J]. 李永革,代士喜,汪义高,凌家友. 锻压技术. 2017(08)
[3]中国制造的另一张名片[J]. 周颖. 市场研究. 2017(07)
[4]全球工业机器人发展史简评[J]. 陈启愉,吴智恒. 机械制造. 2017(07)
[5]基于网络的工业机器人的仿真研究[J]. 洪惠超,郑力新,谢炜芳. 微型机与应用. 2017(11)
[6]沈阳新松:靠创新颠覆传统制造[J]. 杜壮. 中国战略新兴产业. 2017(17)
[7]日本机器人战略解读:不被边缘化[J]. 王喜文. 中国信息化. 2017(04)
[8]工业机器人发展现状、专利分析及发展趋势[J]. 桂圆圆. 科技展望. 2017(07)
[9]人工智能各国战略解读:美国机器人发展路线图[J]. 刘耀华. 电信网技术. 2017(02)
[10]全球价值链嵌入对我国本土工业机器人技术进步的影响[J]. 董桂才,王鸣霞. 科技进步与对策. 2017(04)
博士论文
[1]基于机械手的视觉伺服控制及其应用研究[D]. 邱联奎.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]一种主从式机械手末端的定位精度研究[D]. 赖勇.东华大学 2017
[2]高速冲压机械手的研发[D]. 潘典旺.深圳大学 2016
[3]负载换流逆变器驱动同步电机惯量辨识策略研究[D]. 李晓璐.哈尔滨工业大学 2016
[4]冲压机上下料机械手的开发与研究[D]. 孙珑.华南理工大学 2015
[5]水下机器人—机械手系统姿态平衡控制技术研究[D]. 彭勃.哈尔滨工程大学 2014
[6]基于PLC的气动机械手控制系统设计[D]. 张萍萍.电子科技大学 2013
[7]机械手静态误差分析及动态误差初探[D]. 曹三燕.河北工业大学 2013
[8]PRP圆柱坐标工业机械手关键技术研究[D]. 刘天时.沈阳工业大学 2013
[9]六自由度并联平台力/位控制策略研究[D]. 李海海.东华大学 2012
[10]基于运动控制卡的机器人智能切割系统[D]. 陈志国.江南大学 2006
本文编号：3714401
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