关键词：机械臂;;结构设计;;运动学;;动力学;;逆解;;轨迹规划
摘 要：随着科技的快速发展,德国工业4.0以及中国制造2025规划的出现,着重强调发展工业。中国制造2025规划中强调重点发展高档数控机床、机械臂及高技术船舶、先进轨道交通装备、农业机械装备等多个领域,提高制造业的水平。世界各国逐渐开始展开工业环境下的机械臂的相关技术的研究。六轴工业机械臂具有搬运能力强、运动灵活和遥操作控制好等优点被普遍应用于制造业中。本文详细介绍了工业环境下六轴机械臂的特点,展开对应用于工业环境中六轴机械臂结构的研究,主要完成机械臂的结构设计以及每个关节的运动、进行运动学分析完成正运动求解和逆运动学求解、进行仿真分析和轨迹规划;为了更好的满足未来工业的发展,提高工业生产中的自动化水平,更好的适应不同复杂工作环境下机械臂的使用。首先,对机械臂进行简介,介绍了六轴工业机械臂的组成、分类以及对比了各种类型机械臂的优缺点,介绍了六轴工业机械臂的课题研究背景和研究意义;以六轴工业机械臂的应用为基础,围绕六轴工业机械臂的可达空间进行建模过程,建模采用三维软件SolidWorks,完成六轴工业机械臂的建模过程,对机械臂进行设计。然后,对六轴工业机械臂进行坐标系建模,采用的为D-H参数法,以建立的坐标系为基础求解正运动学解的和逆运动学解,为后续轨迹规划和仿真做好前提准备;利用MATLAB Robotics工具箱建立机械臂模型与工作空间之间的关系,对得到的每个关节的角度、速度和加速度曲线进行分析。最后,对六轴工业机械臂的动力学进行仿真,验证本文设计的六轴工业机械臂的运动轨迹以及运动学是否具有可靠性和安全性,通过五次多项式插值函数拟合两个角度间的关节空间变换函数,并以此作为驱动来代入ADAMS进行仿真,并且完成六轴工业机械臂的运行轨迹的规划、验证设计的合理性。
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