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面向多点高速装配应用的六轴工业机器人动力学分析仿真

江兴旺  
【摘要】:本文以面向多点高速装配的iR1000六轴串联工业机器人为研究对象,系统地研究了六轴串联工业机器人的运动学特性、工作空间、动力学特性等关键问题,旨在为工业机器人国产化开发特别是工业机器人动力学特性研究提供一套有效的技术解决思路。论文主要工作如下:一、分析了国内外机器人动力学研究现状,分析了国内外工业机器人产业发展现状,阐明本课题的研究意义和研究内容;二、建立了iR1000机器人的实体模型,利用D-H方法建立机器人连杆坐标系并推导机器人正运动学、逆运动学和工作空间;分析了多点装配轨迹,并结合机器人逆运动学计算出机器人各个关节的角度变化曲线、角速度变化曲线和角加速度变化曲线;三、采用拉格朗日方程法推导iR1000机器人的动力学方程,利用MATLAB分析其在运动过程中的惯量特性、哥氏力、离心力特性,得到了机器人各关节的驱动力矩,为机器人机械结构的优化设计和驱动传动部件的合理选型提供理论依据;四、利用ANSYS对iR1000机器人进行力学仿真,分析各个关节在给定驱动力矩的状态下的应力分布图、应变分布图和安全系数分布图,为进一步优化iR1000机器人的结构设计和轨迹控制策略提供了数据支撑;五、总结归纳了本文的主要研究工作和研究结论,针对六轴装配工业机器人的国产化和前沿研究作出展望,为后续研发工作提供参考。


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