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一种S型管道喷涂机器人的结构设计与分析

栾振兴  
【摘要】: 针对某S型管道特定位置的喷涂要求,设计了该管道喷涂机器人。本课题对于解决该大型管道的特殊需求,保证重点装备改装和施工质量具有重要意义,同时亦可用于解决其他类似管道的喷涂问题,为提高该类产品的生产效率,保护工人的健康等均提供了较大的作用。 本论文主要针对管道喷涂机器人的结构进行了设计和分析,主要包括如下内容: 1.首先探讨了喷涂机器人的研究意义和目的,对国内外管道机器人的现状进行了分析和综述,并对机器人的相关技术进行了分析,从而引出本文所要研究的内容,包括机器人的结构设计,有限元分析和运动学仿真等; 2.本论文对机器人结构进行设计。针对该管道的特殊形状以及喷涂需求,对机器人的结构设计进行了详细的方案论述,并给出相应的三维和二维图纸,同时对于伺服电机、减速器、导轨、丝杠的计算和校核给出了相应的计算过程。还利用Pro/E软件强大计算功能,对于每个关节所受的力进行了计算,为之后要进行的静力学校核提供了前提; 3.介绍有限元方法的相关理论,并利用有限元软件ANSYS,对结构设计的关键零部件进行了静力学的校核,通过对计算得出最大的应变和应力进行分析,对安全性进行校核,并对结构设计进行优化; 4.利用Pro/E软件的Mechanism功能对机器人进行运动仿真,利用其软件提供的功能,对机器人进行简化,按照一定的装配规律,对机器人曲臂进行装配,并输入运动学计算出来的关节数据,对其进行运动学仿真,从而检测机器人手臂是否与管道进行碰撞,进而为机器人的路径优化提供参考。 最后通过对上述内容的研究,对管道机器人的结构设计和分析做了系统的总结,并提出了不足和展望。


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