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工业机器人三维设计与运动分析.doc
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工业机器人三维设计与运动分析.doc
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摘 要
在当今大规模制造业中企业为提高生产效率保障产品质量普遍重视生产过
程的自动化程度工业机器人作为自动化生产线上的重要成员逐渐被企业所认同
并采用工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自
动化的水平目前工业机器人主要承担着焊接喷涂搬运以及堆垛等重复性并且劳
动强度极大的工作工作方式一般采取示教再现的方式
本论文作者在参考大量文献资料的基础上结合设计要求设计了一种小型的
固定在 AGV 上以实现移动的六自由度串联机器人首先针对机器人的设计要求提
出了多个方案对其进行分析比较选择其中最优的方案进行了结构设计同时进行
了运动学分析用 D-H 方法建立了坐标变换矩阵写出运动学方程这些工作为移动
式机器人的结构设计动力学分析和运动控制提供了依据
最后用 ADAMS 软件进行了机器人手臂的运动学仿真并对其结果进行了分析
对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试积累了经验
关键词机器人运动学分析工作空间分析虚拟样机技术
Industrial Robot Of 3D Modeling And Analysis Of The Movement
ABSTRACT
In the modern large-scale manufacturing industry enterprises pay more
attention on the automation degree of the production process in order to
enhance the production efficiency and guarantee the product quality As
an important part of the automation production line industrial robots are
gradually approved and adopted by enterprises The technique level and the
application degree of industrial robots reflect the national level of the
industrial automation to some extent currently industrial robots mainly
undertake the jops of welding spraying transporting and stowing etc
which are usually done repeatedly and take high work strength and most
of these robots work in playback way
Based on larger number of relative literatures and combined with the
need of project the author have designed a kind of small-size serial robot
with 6 degree of freedom which can be fixed on the AGV to construct a mobile
robotWrite the kinematics equationThese works provided a basis to the
structure design kinematics analyse and control
At last the robot arms kinematics was simulated by using software
ADAMS and the simulation result was analyzed In the experiment the author
tried to use the virtual prototyping technology in mechanism design
keywords Robot Kinematics Analysis Working Space AnalysisVirtual
Prototyping
Technology
目 录
引 言 - 1 -
第 1 章 绪论 - 2 -
11 机器人概述 - 2 -
12 机器人的历史现状 - 2 -
13 机器人发展趋势 - 4 -
14 研究课题的提出 - 4 -
15 本论文研究的主要内容 - 4 -
第 2 章 工业机器人总体方案的确定和机械系统设计 - 5 -
21 工业机器人相关知识点 - 5 -
22 工业机器人总体方案的确定 - 6 -
第 3 章 运动学分析 - 12 -
31 工业机器人连杆坐标系的建立 - 12 -
32 工业机器人运动学方程 - 13 -
第 4 章 基于 ADAMS 的运动学仿真 - 17 -
41 ADAMS 功能介绍 - 17 -
42 基于 ADAMS 的机器人运动学仿真 - 18 -
43 ADAMS 环境下 6 自由度机器人的动力学仿真分析 - 21 -
结论与展望 - 28 -
参考文献 - 30 -
附 录 - 31 -
附录 A 外文文献及其译文 - 31 -
附录 B 主要参考文献摘要 - 38 -
插图清单
图 2- 1 手臂的几种结构构型 - 6 -
图 2- 2 末端执行器空间运动姿态 - 7 -
图 2- 3 手腕的 4 种形式 - 7 -
图 2- 4 工业机器人的总体构型 - 8 -
图 2- 5 机械手手指形状 - 9 -
图 2- 6 机械手机构简图 - 9 -
图 2- 7 工业机器人总体模型图 - 10 -
图 3- 1 工业机器人连杆坐标系 - 13 -
图 4- 1 将文件导入到 ADAMS 中 - 19 -
图 4- 2 6 自由度机器人的虚拟样机模型 - 20 -
图 4- 3 处理后机器人的虚拟样机模型 - 21 -
图 4- 4 末端点在 X 方向上的位移曲线 - 21 -
图 4- 5 末端点在 Y 方向上的位移曲线 - 22 -
图 4- 6 末端点在 Z 方向上的位移曲线 - 22 -
图 4- 7 末端点在 X 方向上的速度曲线 - 22 -
图 4- 8 末端点在 X 方向上的速度曲线 - 23 -
图 4- 9 末端点在 X 方向上的速度曲线 - 23 -
图 4- 10 末端点在 X 方向上的加速度曲线 - 23 -
图 4- 11 末端点在 Y 方向上的加速度曲线 - 24 -
图 4- 12 末端点在 Z 方向上的加速度曲线 - 24 -
图 4- 13 中间点在 X 方向上位移曲线 - 24 -
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oligaga
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