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本文以水平四自由度装配机器人手臂为研究对象,采用虚拟样机技术对机械系统进设计,利用虚拟样机软件ADAMS的运动学和动力学仿真功能,对水平四自由度装配机器人手臂的运动学和动力学特性做了深入研究;而仿真分析结果可以指导修改零件的结构设计或调整零件的材料。虚拟样机技术的应用对于提高产品品质,降低产品开发和生产成本具有很大作用。首先建立了水平四自由度装配机器人手臂的模型,并依据以上模型建立了水平二连杆机器人手臂的运动学和动力学方程;从理论上对水平二连杆机器人手臂的运动学和动力学规律进行研究。对二连杆机器人手臂在水平状态下仅考虑总的动能,而忽略由于手臂挠曲变形而产生的位能变化。运用拉格朗日功能平衡法来计算二连杆机器人手臂系统的拉格朗日函数L。通过对二连杆机械手系统的分析,可以求得如下参数及方程。1.计算任一连杆上任一点的速度;2.建立二连杆机械手系统的运动学方程;3.计算各连杆的动能和机械手的总动能;4.建立机械手系统的拉格朗日函数;5.对拉格朗日函数求导,以得到动力学方程式。在机器人手臂的运动学和动力学仿真分析方面,利用ADAMS做运动学和动力学仿真,可以得到各杆件的任一点的位置、速度、加速度、作用力、力矩、各连杆的动能和机械手的总动能等;输入密度等资料,可求出质心信息。以上信息的取得对于机器人手臂的设计可以起到支持作用。结构振动是研究机械设备运动和力学问题的重要基础。机械设备,特别是运动机械,由于振动问题引起的机械故障率高达60%~70%。它常常是造成机械和结构恶性破坏和失效的直接原因。现在振动分析和振动设计已成为产品设计中的一个关键环节。而结构的模态分析(固有频率与振型)将是所有振动分析的基础。利用ADAMS做模态分析,可以求得频率响应、功率谱密度(PSD)、模态坐标等信息。利用如上信息可以对系统设计计算提供重要的参考。