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本课题来源于国家高技术研究发展计划(简称863计划)先进制造技术领域“新型焊接等工业机器人项目”,主要目标是对已经研制出的165千克点焊机器人在轿车点焊过程中出现的振动问题开展研究工作,通过分析,找出振动产生的原因,并研究出减小或消除不良振动的方法,以有效提高国产点焊机器人的打点速度,提高其工作效率。 点焊机器人是目前轿车生产过程中大量采用的两种主要工业机器人之一,主要用于轿车外壳拼焊作业。没有点焊机器人,就没有现代汽车业。 论文首先用激振实验的方法对大持重点焊机器人的振动特性进行了研究,获得了十余阶模态阵型及固有频率,并根据振型提出了机器人小臂、机座的改进意见。大臂振型较为复杂,需要专门研究改进。 接着对大持重点焊机器人前三个关节的运动伺服性能开展了实验研究,发现所研机器人的加速性能不够理想,速度伺服性能也存在一定的缺陷,会影响点焊机器人的打点精度,也容易导致机器人发生振动。为此,建议增加主动抑振功能。实验结果表明,该机器人的控制器仍然采用梯形速度曲线。 对梯形速度曲线的优缺点进行了分析,其主要优点是便于计算,但是存在一个突出缺点,即在启、停首末两点处存在刚性冲击,很容易导致大持重点焊机器人产生振动。为了进行改进,论文推导出了多项式与三角函数2种改良曲线,没有刚性冲击,不会引起机器人的振动。 为了对大臂进行改进,对目前有关机器人振动改进的文献资料进行了综述,归纳出了两种解决机器人振动问题的方法,提出了一种基于TOSCA与ADAMS软件的机器人杆件结构优化方法。在公司给定的刚度不变等条件下,通过结构拓扑优化,得到了一种新的大臂结构,有效地减轻了大臂质量,至少可以减轻大持重点焊机器人不良振动造成的危害。论文最后对整个研究工作进行了总结,对后续工作进行了展望。