关键词：结构模块库;;自动搭建平台;;参数化设计;;坐标系群系统模块库;;静力学;;动力学
摘 要：随着“中国制造2025”总体战略的提出,我国加快了从制造大国向智造大国转型的步伐。加之,工业的迅速发展和劳动力成本的升高,工业机器人技术的应用成为新趋势,需求量也大幅度增加。但是传统工业机器人的设计仍处于“一个用户需求、一次重新设计”的水平,在大需求量和工作环境多变的背景下,此设计方法有很大的局限性。因此,为解决此问题,并适应新形势发展的需求,本文在前人对工业机器人的设计进行软件开发所取得的部分成果的基础上,基于模块化思想,继续对未完成的软件系统进行探索性研究,旨在建立一个完整的工业机器人设计平台。利用此平台,使机器人的整体设计程序化。以SolidWorks作为软件开发平台,针对机器人的机械本体采用功能划分法,将机器人结构划分出辅助、关节、功能3大类模块,完善并建立机器人结构模块库。对SolidWorks进行二次开发,联合VB语言,设计机器人模型自动搭建平台,对组建的结构模块库进行管理,并实现机器人本体模型的自动搭建。基于所搭建的机器人模型,利用三动杆机构理论,建立实际工艺条件与关节型机器人参数的数学关系,进而确定关节型机器人的杆长尺度。利用VB语言开发参数设计与参数优化程序模块,实现关节型机器人参数的自动化设计。基于坐标系建立法——D-H法,建立连杆坐标系群系统模块库,实现坐标系和连杆参数的自动生成,以此简化模块化工业机器人的静力学分析过程。利用VB与MATLAB的混合编程技术,开发静力学求解程序模块,并以搭建出的上料机器人为例,对其进行静力学求解和仿真验证。在连杆坐标系群系统模块库的基础上,运用牛顿-欧拉法对模块化机器人的动力学进行理论分析,递推出各关节的力和力矩平衡方程。利用VB与MATLAB的混合编程技术,开发动力学求解专用软件,利用此软件直观地输出机器人动力学曲线图,并输出各个关节的最大驱动力矩,为电机的选择提供理论基础。
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